[发明专利]基于热保护法的低温真空多层绝热材料性能测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试真空多层绝热材料性能的装置，尤其涉及一种基于热保护法的低温真空多层绝热材料性能测试装置。

背景技术

随着航空航天、液化天然气、冶金化工等工业的不断发展，低温液体的需求量日益增大，从而推动了对低温液体储存和输送的需求。真空多层绝热技术凭借其优良的性能在低温液体储存领域得到了广泛应用。此外，对于近地轨道推进剂的在轨存储方案，空间天然的高真空环境能有效地消除气体导热和对流引起的热流，而多层绝热中的防辐射屏又能大大降低辐射热流。因此，从理论上来说，使用真空多层绝热可使进入储箱的漏热达到最小，是低温推进剂在轨存储的理想绝热方式。

虽然高真空多层绝热漏热很小，但是其中的热传导方式是复杂的，包含了辐射传热、固体传热、残余气体导热以及对流。很难以一个统一而精确的模型对多层绝热的传热进行计算。目前多层绝热系统的研究方法主要以实验法为主，即使是理论分析也要有相关实验作为对比分析的依据。因此，一套完整准确的多层绝热系统测试装置在该领域内尤为重要。借助其可以进一步研究探讨多层绝热的优化方案，为建立通用的多层绝热理论与实际工程应用提供实验支持。

事实上，现有专利的相当部分，如公开号为CN101936933A的中国专利涉及一种织物防明火绝热性能测试装置，通过在热腔体中产生高温强热流明火火场环境，测量织物正反面温度随暴露时间的变化来分析表征织物的防明火绝热性能和温度隔绝行为。再如中国专利CN102012382A提供了一种真空绝热板导热系数快速测试装置及其方法，对半球形测试装置加热到设定温度，将测试样板平放在半球形实验装置底下，测量样板下表面内半球中心所对应的测点温度；将半球加热功率作为样板热流量，半球底面圆作为测试面积，根据公式求出导热系数。还有中国专利CN101738414A公开一种加载状态下泡沫类绝热材料低温热导率的测试装置，有密封的真空腔体，其封盖上置有绝热压力棒，绝热压力棒下端穿过封盖置入真空腔体内并与压板相接对材料进行加载，在压板的下方设有冷腔。进一步检索发现公开号为CN201464399U的中国实用新型专利提供一种柔性材料深冷绝热试验装置用于获得该材料在-160℃～-60℃条件下的绝热性能，但这种装置不提供真空环境，测量的仅是材料在单纯低温环境下的绝热性能，测温范围有限。当前诸多有关绝热测试系统的专利要么测量绝热材料在高温环境下的绝热性能，要么在单纯低温环境下进行测试，且均不涉及真空多层绝热。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种准确有效的测试和检验高真空多层绝热性能的简便测量装置以获得真空多层绝热材料的表观热导率。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于热保护法的低温真空多层绝热材料性能测试装置。

为实现上述目的，本发明提供的基于热保护法的低温真空多层绝热材料性能测试装置，包括真空外罩、盲板端盖法兰、上保护腔、测试腔、下保护腔、背压稳定装置、可控电加热系统、温度与流量传感系统、液氮充注系统、数据采集处理系统、抽真空系统；所述上保护腔、测试腔、下保护腔置于所述真空外罩内，所述上保护腔和所述下保护腔之间通过管道实现空间上的连通，并位于所述测试腔的上、下两侧用于隔断所述测试腔在轴向的辐射换热，同时消除在该方向的边界效应；所述背压稳定装置通过橡胶软管与所述测试腔上的薄壁钢管连接；所述可控电加热系统置于所述真空外罩与所述测试腔之间，同时在竖直方向上覆盖所述上保护腔和所述下保护腔；所述可控电加热系统以及温度与流量传感系统均通过航空接头穿舱至真空外罩的外部，电连接相关仪器设备；所述抽真空系统连接到所述真空外罩上。

上述的基于热保护法的低温真空多层绝热材料性能测试装置，其中，所述上保护腔和所述测试腔均采用薄壁钢管穿透所述盲板端盖法兰至真空外罩外部和杜瓦管连接，以减少从室温环境漏入所述上保护腔和所述测试腔的热量。薄壁钢管与所述盲板端盖法兰之间焊接密封。

上述的基于热保护法的低温真空多层绝热材料性能测试装置，其中，所述真空外罩采用夹层结构，夹层内布置常规多层绝热材料并抽真空至10-4Pa以尽量减少所述真空外罩内和外界环境之间的热交换。

上述的基于热保护法的低温真空多层绝热材料性能测试装置，其中，所述真空外罩上固定连接有一个盲板端盖法兰，与所述真空外罩共同构成一个封闭的空腔，密封介质为O型橡胶圈。