專利名稱：大空間交變式鹽霧試驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境模擬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大空間交變式鹽霧試驗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，鹽霧環(huán)境模擬試驗箱主要用于中小尺寸試件(試驗空間一般為幾立方米到 幾十立方米)的連續(xù)鹽霧暴露試驗。其用于實現(xiàn)霧場特性、溫場特性和微正壓保持等的設(shè) 備，無法用于大空間交變式鹽霧環(huán)境模擬試驗系統(tǒng)，具體分析如下(1)霧場特性方面，側(cè)壁射流方式的有效作用距離有限，跨度超過Im就難以保證 鹽霧沉降的均勻性；噴霧塔方式則將試驗空間物理分隔，無法滿足大型試件進行整車試驗 的要求。此外，兩種方式均難以適應(yīng)試驗空間達到數(shù)百立方米，以及不同空間尺寸下，鹽霧 沉降率指標(biāo)要求。(2)溫場實現(xiàn)方面，整體夾套加熱方式在大空間、復(fù)雜邊界條件下，無法進行局部 微調(diào)，保證溫場的均勻性。(3)微正壓方面，自然溢出排放方式使大量鹽霧無控制溢出，對周邊設(shè)備可能造成 危害。此外，由于當(dāng)前系統(tǒng)不考慮交變式環(huán)境試驗，鹽霧環(huán)境下干燥交變實現(xiàn)原理屬于空 白。(4)交變試驗方面，通常采用空間置換方式，即將試件由鹽霧暴露環(huán)境轉(zhuǎn)換到另一 個滿足干燥暴露環(huán)境條件的空間，主要適應(yīng)于小型試件，且干燥暴露環(huán)境一般為室內(nèi)的自 然環(huán)境。該方式用于大型試件試驗時，不僅轉(zhuǎn)換流程較多，非受控時間長，且在惡劣天氣下， 室內(nèi)自然環(huán)境存在超差的可能；而另建一個干燥環(huán)境，由較大的增加了實施室規(guī)模和成本， 投資效益不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種大型試件交變式鹽霧環(huán)境實驗室加速考核試驗的系統(tǒng)。該系統(tǒng)在 霧場特性實現(xiàn)、溫場特性實現(xiàn)、干燥交變實現(xiàn)和微正壓實現(xiàn)方面，均有一定的原始創(chuàng)新和集 成創(chuàng)新，促進全態(tài)、步進式、交變鹽霧環(huán)境試驗在腐蝕控制、試驗鑒定等領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)一種大空間交變式鹽霧試驗系統(tǒng)，主要包括噴霧陣列設(shè)備、鹽水在線補給設(shè)備、定 壓氣體連續(xù)供給設(shè)備、干燥通風(fēng)設(shè)備、側(cè)壁加熱設(shè)備、地面加熱設(shè)備和防腐維護結(jié)構(gòu)。其中， 噴霧陣列設(shè)備設(shè)置在防腐維護結(jié)構(gòu)形成的封閉試驗空間內(nèi)，設(shè)置在封閉試驗空間外的鹽水 在線補給設(shè)備、定壓氣體連續(xù)供給設(shè)備，通過氣、液管路與噴霧陣列設(shè)備相連接，側(cè)壁加熱 設(shè)備設(shè)置在防腐維護結(jié)構(gòu)相對側(cè)面上，地面加熱設(shè)備設(shè)置在防腐維護結(jié)構(gòu)的底面上，干燥 通風(fēng)設(shè)備對封閉試驗空間的濕度，溫度進行控制調(diào)節(jié)。其中，所述側(cè)壁加熱設(shè)備包括作為外部保溫層的保溫板、作為中間內(nèi)熱源層的加 熱席及測量其加熱溫度的溫度傳感器、作為內(nèi)部防腐傳熱層的防腐傳熱板以及外部框架， 電熱席、溫度傳感器固定敷設(shè)在保溫板上，其上覆蓋鋼絲網(wǎng)，再覆蓋厚度9mm-12mm水泥層，水泥層通過外部框體固定；保溫板為彩鋼板聚苯乙烯泡沫塑料夾芯板或環(huán)氧樹脂防腐材料 板。其中，地面加熱設(shè)備主要包括外部保溫層、作為中間內(nèi)熱源層的內(nèi)置加熱電纜及 溫度傳感器，以及作為外部傳熱層的混凝土防腐傳熱層，其中，保溫層為建筑常規(guī)保溫層， 內(nèi)熱源為嵌入凹槽中的加熱電纜，傳熱層為厚密實混凝土。其中，噴霧陣列設(shè)備是由單個小型模塊化噴霧裝置按3X6(或者給出其他數(shù)值的 陣列)排列形成，小型模塊化噴霧裝置中心橫向間距為700mm，縱向間距為700mm。其中，干燥通風(fēng)設(shè)備主要包括風(fēng)機、加熱器、除濕機、風(fēng)閥、靜壓箱等，其輸入主要 包括試驗空間的相對濕度采集和溫場數(shù)據(jù)采集。干燥通風(fēng)設(shè)備對試驗空間溫度、相對濕度 進行綜合判斷，驅(qū)動附加的風(fēng)機、風(fēng)閥和除濕機安裝預(yù)定程序進行動作來調(diào)節(jié)封閉試驗空 間內(nèi)的溫度和相對濕度，使得試驗空間的干燥條件為溫度25°C 士 10°C，相對濕度< 50%。進一步地，噴霧陣列設(shè)備使得試驗空間霧場均勻沉降，沉降率為1 3ml/80cm2. h。進一步地，側(cè)面加熱設(shè)備和地面加熱設(shè)備使得在鹽霧暴露階段試驗空間的溫場為 35 0C 士 3 °C，溫度梯度1°C /m。本發(fā)明是我國首例超大型步進式全態(tài)型復(fù)合型鹽霧環(huán)境實驗室加速考核系統(tǒng)，解 決了鹽霧大空間應(yīng)用、溫場穩(wěn)定控制、干燥交變實現(xiàn)等技術(shù)難題，已被成功在某環(huán)境試驗單 位建成，對于提高整車鹽霧環(huán)境適應(yīng)性有著重要意義。


圖1是本發(fā)明的大空間交變式鹽霧試驗系統(tǒng)示意圖；圖中1、噴霧陣列設(shè)備；2、鹽水在線補給設(shè)備；3、定壓氣體連續(xù)供給設(shè)備；4、干燥 通風(fēng)設(shè)備；5、側(cè)壁加熱設(shè)備；6、地面加熱設(shè)備；7、防腐維護結(jié)構(gòu)；圖2為本發(fā)明的試驗系統(tǒng)中使用的噴霧陣列設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的側(cè)面加熱裝置和地面加熱裝置的示意圖；圖中10、加熱席；11、溫度傳感器；12、防腐傳熱板；13、保溫板；14、框體；15、加 熱電纜；16、溫度傳感器；17、保溫層；18 ；混凝土防腐傳熱層；19、分隔縫。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，通過具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。參見圖1，圖1是本發(fā)明的大空間交變式鹽霧試驗系統(tǒng)示意圖。由附圖1可知，本發(fā)明的一種大空間交變式鹽霧試驗系統(tǒng)，主要包括噴霧陣列設(shè)備1、鹽水在線補給設(shè)備2、 定壓氣體連續(xù)供給設(shè)備3、干燥通風(fēng)設(shè)備4、側(cè)壁加熱設(shè)備5、地面加熱設(shè)備6和防腐維護結(jié) 構(gòu)7。其中，噴霧陣列設(shè)備1設(shè)置在防腐維護結(jié)構(gòu)7形成的封閉試驗空間內(nèi)，設(shè)置在封閉試 驗空間外的鹽水在線補給設(shè)備2、定壓氣體連續(xù)供給設(shè)備3，通過氣、液管路與噴霧陣列設(shè) 備1相連接，側(cè)壁加熱設(shè)備5設(shè)置在防腐維護結(jié)構(gòu)7相對側(cè)面上，地面加熱設(shè)備6設(shè)置在防 腐維護結(jié)構(gòu)7的底面上，干燥通風(fēng)設(shè)備4對封閉試驗空間的濕度，溫度進行控制調(diào)節(jié)。具體 來說，鹽水在線補給設(shè)備2、定壓空氣連續(xù)供給設(shè)備3均設(shè)在試驗空間7外。試驗前，鹽水在 線補給設(shè)備1首先通過管路向噴霧陣列供給初始霧化用鹽水；噴霧啟動后，定壓空氣連續(xù) 供給設(shè)備4連續(xù)工作將0. IMpa的氣體通過管路連續(xù)供向噴霧陣列設(shè)備1。噴霧陣列設(shè)備1通過自身組成部件完成全氣、液二相液化，形成約0. 5m2的均勻沉降，而多個小型模塊化噴 霧裝置20的霧場干涉，布設(shè)方式為小型模塊化噴霧裝置中心橫向間距為700mm，縱向間距 為700mm按照一定的陣列方式排列而成(布局示意具體見附圖2)。在非定常流場下使鹽霧 空間彌散更趨向均勻。具體來說，側(cè)壁加熱設(shè)備和地面加熱設(shè)備設(shè)置在試驗空間外。參見圖3，其中，側(cè)壁 加熱裝置由保溫板13、加熱席10、溫度傳感器11、防腐傳熱板12、框體14結(jié)構(gòu)組成，可靈活 安裝到試驗空間兩長邊側(cè)壁的各個加熱裝置分格內(nèi)。具體地，側(cè)壁加熱裝置的具體參數(shù)為①保溫板13為厚度80mm的彩鋼板聚苯乙烯泡沫塑料夾芯板；②內(nèi)熱源為高性能低溫輻射電熱席10，溫度傳感器11敷設(shè)固定到該保溫板13上， 其上覆蓋鋼絲網(wǎng)，而后覆蓋厚度9mm的水泥層，水泥層的固定依靠內(nèi)框體14固定。③防腐傳熱層12為厚度3mm的玻璃鋼板。地面加熱裝置主要包括加熱電纜15、溫度傳感器16、保溫層17和混凝土防腐傳熱 層18等，可同時兼顧地面承載與設(shè)備防腐的要求。具體地，地面加熱裝置的具體參數(shù)為
①保溫層17厚度為200mm建筑保溫層；②內(nèi)熱源為嵌入凹槽的高可靠性加熱電纜15并同時設(shè)置有測定溫度的溫度傳感 器16，同時為固定加熱電纜和避免電纜受壓，采用了 U型溝槽進行保護；③防腐傳熱層18為100厚密實混凝土。④為避免多個加熱裝置加熱不均可能導(dǎo)致防腐表層受擠破壞，設(shè)置分隔縫19。由附圖1可知，試驗系統(tǒng)設(shè)置了溫場數(shù)據(jù)采集裝置，可全面反映溫場的溫度和溫 度梯度指標(biāo)，并作為側(cè)壁加熱設(shè)備(5)、地面加熱設(shè)備(6)的反饋輸入，驅(qū)動進行設(shè)備進行 溫度調(diào)節(jié)。干燥通風(fēng)系統(tǒng)(4)的輸入主要包括試驗空間的相對濕度采集和溫場數(shù)據(jù)采集。 但啟動干燥保持流程時，干燥通風(fēng)系統(tǒng)(4)對試驗空間溫度、相對濕度和室外大氣條件(溫 度、相對濕度)進行綜合判斷，驅(qū)動風(fēng)機、風(fēng)閥和除濕機安裝預(yù)定程序進行動作。從而實現(xiàn) 了以下技術(shù)指標(biāo)(1)霧場實現(xiàn)霧場指標(biāo)為均勻沉降，沉降率1 3ml/80cm2. h。為在幾百平方米的空間內(nèi)實現(xiàn) 該指標(biāo)，噴霧陣列設(shè)備采用模塊化、組合化的方式。模塊化是指采用具有模塊化的小型模塊 化噴霧裝置，該單元基于二相流理論的氣壓噴霧方式，由管路輸送一定壓力的氣體，并通過 小孔形成近音速射流。該高速氣流在霧化器水嘴處對鹽水產(chǎn)生引射作用，并使其成霧。霧 化形成的二相流在約速空間下向上流動，并在一定高度撞擊錐體，成環(huán)狀向周圍空間拋射、 擴散，最后自然沉降。組合化方式基于二相流的非定常、非均勻的流場分析，通過設(shè)置合理的橫、縱間 距，進行多單元霧化的空間組合，使多個單元霧化形成的二相流發(fā)生相干作用，在自然沉降 的歷程中，空間分布趨向更加均勻，從而在擴展沉降率有效空間的基礎(chǔ)上，提高沉降均勻 性。(2)溫場實現(xiàn)溫場指標(biāo)為35°C 士 3°C，溫度梯度1 °C /m (鹽霧暴露階段)。為實現(xiàn)大空間溫場的穩(wěn)定控制，本發(fā)明共設(shè)置了地面加熱設(shè)備和側(cè)壁加熱設(shè)備兩套設(shè)備。側(cè)壁加熱設(shè)備安裝 試驗空間的長邊兩側(cè)；地面加設(shè)備安裝在試驗空間的地面。試驗設(shè)備采用模塊化、組合化方式。模塊化是指側(cè)壁加熱設(shè)備和地面加熱單元均是由多個溫控單元組成。每個溫控單元主要包括加熱器、加熱載體和防腐傳熱層。加熱器 是溫控單元的內(nèi)熱源，其產(chǎn)生熱量被加熱載體吸收后成平面二維均勻分布，并進而通過與 防腐傳熱層的緊密接觸，將熱量傳遞至防腐傳熱層。防腐傳熱層則通過對流方式向未彌散 鹽霧或已充滿鹽霧的試驗空間傳遞熱量。組合化是指將一定數(shù)量側(cè)壁加熱單元或地面加熱單元，在側(cè)壁和地面進行拼合， 形成更大的加熱面積也即在試驗空間長方向的兩側(cè)壁及地面進行分格處理，并在每格內(nèi)對 應(yīng)安裝溫控單元。該方式可適應(yīng)溫度在水平和垂直方向上的整體調(diào)節(jié)和局部微調(diào)。(3)交變實現(xiàn)干燥指標(biāo)溫度25°C 士 10°C，相對濕度彡50%；為實現(xiàn)空間從飽和鹽霧彌散狀態(tài)， 向干燥指標(biāo)的盡速轉(zhuǎn)換。本發(fā)明建立了干燥排風(fēng)系統(tǒng)，主要包括風(fēng)機、加熱器、除濕機、風(fēng) 閥、靜壓箱等。為實現(xiàn)盡快轉(zhuǎn)換的目標(biāo)，干燥排風(fēng)系統(tǒng)引入了動態(tài)決策方式，即通過判斷新 風(fēng)與回風(fēng)條件盡可能利用較低絕對濕度和較高溫度的空氣對試驗空間進行置換，縮短試驗 流程向干燥保持階段溫濕度控制目標(biāo)的轉(zhuǎn)換時間。(4)微正壓實現(xiàn)在鹽霧暴露階段，需采用主動方式，使試驗空間保持在一定的正壓之下，利于鹽霧 的均勻沉降。本發(fā)明利用干燥排風(fēng)系統(tǒng)建立的室內(nèi)外空氣交換通路，通過增加旁路分支和 微壓平衡閥、風(fēng)機，能夠通過調(diào)節(jié)微壓平衡閥的面積，調(diào)節(jié)試驗空間內(nèi)的壓力大小。盡管上文對本發(fā)明的具體實施方式
給予了詳細(xì)描述和說明，但是應(yīng)該指明的是， 我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作 用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應(yīng)在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于大型鹽霧環(huán)境試驗系統(tǒng)中霧化單元的組合方法，包括組合陣列規(guī)模的確定步驟和空間陣列設(shè)置步驟，其中步驟1組合陣列規(guī)模的確定(1)確定試驗有效空間的投影面積＝試驗有效空間長度×試驗有效空間寬度。(2)列數(shù)確定基本列數(shù)＝取整(試驗有效空間長度÷0.7m)+1；①如最外側(cè)的噴霧列距試驗空間內(nèi)壁距離小于等于1.2m，則噴霧陣列列數(shù)＝基本列數(shù)；②如任一最外側(cè)噴霧列距試驗空間寬邊方向內(nèi)壁距離大于1.2m，則在該側(cè)向外以700mm為列間距增加噴霧單元列，直至該距離小于等于1.2m；(3)單列噴霧裝置數(shù)確定基本裝置數(shù)＝(取整(有效空間寬度÷1.4m)+1)×2+1①如邊緣噴霧裝置距試驗空間長度方向內(nèi)壁距離小于等于0.8m，則單列噴霧裝置數(shù)＝基本裝置數(shù)；②如邊緣噴霧裝置距試驗空間內(nèi)長度方向內(nèi)壁距離大于0.8m，則單列噴霧裝置數(shù)＝基本單元數(shù)+2，直到距離小于0.8m；步驟2空間整列設(shè)置步驟在噴霧陣列組合中，以列為一個結(jié)構(gòu)組合整體，即通過導(dǎo)流板將單列的小型化噴霧裝置設(shè)置成空間等邊三角形布置，三角形的兩等邊與試驗空間頂面夾角相同為120°；單列上奇數(shù)個噴霧裝置的布設(shè)方式為各小型化噴霧裝置的噴霧塔的塔體中心線為定位基準(zhǔn)線，在三角的頂點布設(shè)1個噴霧裝置，而后以水平間距700mm，垂直間距受三角形兩等長邊的約束，向兩側(cè)均勻布置噴霧裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大空間交變式鹽霧試驗系統(tǒng)，主要包括噴霧陣列設(shè)備、鹽水在線補給設(shè)備、定壓氣體連續(xù)供給設(shè)備、干燥通風(fēng)設(shè)備、側(cè)壁加熱設(shè)備、地面加熱設(shè)備和防腐維護結(jié)構(gòu)。其中，噴霧陣列設(shè)備設(shè)置在防腐維護結(jié)構(gòu)形成的封閉試驗空間內(nèi)，設(shè)置在封閉試驗空間外的鹽水在線補給設(shè)備、定壓氣體連續(xù)供給設(shè)備，通過氣、液管路與噴霧陣列設(shè)備相連接，側(cè)壁加熱設(shè)備設(shè)置在防腐維護結(jié)構(gòu)相對側(cè)面上，地面加熱設(shè)備設(shè)置在防腐維護結(jié)構(gòu)的底面上，干燥通風(fēng)設(shè)備對封閉試驗空間的濕度，溫度進行控制調(diào)節(jié)。本發(fā)明的系統(tǒng)、全面地實現(xiàn)了大型試件交變式鹽霧模擬環(huán)境的構(gòu)成，具有試驗空間大、鹽霧沉降率均勻性好、溫場穩(wěn)定性強，支持流程選擇、可靠防腐等特點，能夠滿足國軍標(biāo)和美軍標(biāo)鹽霧加速考核試驗的要求。
文檔編號G01N17/00GK101806708SQ200910009088
公開日2010年8月18日 申請日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者侯軍祥, 劉松, 劉鷹, 盧連成, 肖力田 申請人:總裝備部工程設(shè)計研究總院