高低溫環境模擬實驗系統

《高低溫環境模擬實驗系統》是上海宇航系統工程研究所於2013年6月18日申請的發明專利，該專利的申請號為2013102410383，公布號為CN103341375A，授權公布日為2013年10月9日，發明人是張良俊、吳靜怡、李素玲、黃永華、許煜雄、徐烈、劉禕石、倪波。

《高低溫環境模擬實驗系統》包括一高低溫實驗箱、氣體置換組件、快速升溫保溫組件、快速降溫保溫組件；所述氣體置換組件用於將所述高低溫實驗箱中的空氣置換成超低露點的高純氣氮，所述快速升溫保溫組件用於將所述高低溫實驗箱內部加熱到需要的溫度並在一段時間內維持該溫度，所述快速降溫保溫組件用於將所述高低溫實驗箱降溫到需要的溫度並在一段時間內維持該溫度。該發明採用空浴汽化器小流量的補充系統氣氮，同時高低溫實驗箱採用複合保溫的牆體保溫方式，能夠實現-120℃～+170℃溫度區間工作時；循環冷熱風機各自選擇合適的工作溫度區間運行，保證了循環風機的使用可靠性。

2016年12月7日，《高低溫環境模擬實驗系統》獲得第十八屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《高低溫環境模擬實驗系統》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：高低溫環境模擬實驗系統
• 公布號：CN103341375A
• 公布日：2013年10月9日
• 申請號：2013102410383
• 申請日：2013年6月18日
• 申請人：上海宇航系統工程研究所
• 地址：上海市閔行區金都路3805號
• 發明人：張良俊、吳靜怡、李素玲、黃永華、許煜雄、徐烈、劉禕石、倪波
• Int.Cl.：B01L7/00(2006.01)I
• 代理機構：上海漢聲智慧財產權代理有限公司
• 代理人：胡晶
• 類別：發明專利

專利背景

隨著中國新一代太空飛行器技術的發展，太空飛行器功能密集度增高，表面敏感部件增多，設計壽命增長，特別是大量新型複合材料、聚合物材料的使用，微電子線路集成度不斷提高，使太空飛行器對空間環境效應的影響變得更加敏感，原來沒有引起足夠重視的空間特殊環境效應對太空飛行器的影響變得日益突出，成為影響太空飛行器長壽命高可靠的關鍵因素。空間特殊環境效應誘導的太空飛行器在軌故障問題將變得更加突出，因此加強太空飛行器空間特殊環境試驗技術研究，避免或減輕空間特殊環境效應對衛星可靠性及設計壽命的影響，對中國空間技術的發展至關重要。

2013年6月前能夠滿足太空飛行器高低溫試驗的試驗系統有高低溫實驗箱，這種試驗箱系統採用電加熱器為系統提供熱量，採用液氮噴淋方式為系統提供冷量，系統為開式循環系統，加熱或冷卻後的氣氮通過高低溫實驗箱後直接排出室外，造成了熱量和冷量的直接浪費，且高低溫實驗箱的工作溫度一般在-50℃～+50℃，工作溫度區間狹小，升降溫速度慢，溫度均勻性差。2013年6月前能夠用於太空飛行器高低溫試驗，並擁有發明專利的高低溫實驗箱並沒有檢索到。

《高低溫環境模擬實驗系統》的高低溫環境模擬試驗系統，其工作溫度為-120℃～+170℃，升降溫速度為3℃/分鐘～10℃/分鐘，溫度均勻度為±3℃。主要針對衛星天線、太陽電池陣的高低溫環境下的零重力展開試驗。同時該系統還能夠實現不同高低溫運行工況下的快速溫變試驗、高溫保溫試驗、低溫保溫試驗。

發明內容

技術方案

《高低溫環境模擬實驗系統》包括一高低溫實驗箱、氣體置換組件、快速升溫保溫組件、快速降溫保溫組件；所述氣體置換組件、快速升溫保溫組件、快速降溫保溫組件分別與所述高低溫實驗箱連線；所述氣體置換組件用於將所述高低溫實驗箱中的空氣置換成超低露點的高純氣氮，所述快速升溫保溫組件用於將所述高低溫實驗箱內部加熱到需要的溫度並在一段時間內維持該溫度，所述快速降溫保溫組件用於將所述高低溫實驗箱降溫到需要的溫度並在一段時間內維持該溫度。

較佳地，所述氣體置換組件包括液氮儲槽、第一氣動調節閥、水浴汽化器、穩壓罐、減壓閥、電加熱器、第二氣動調節閥、第三氣動調節閥門、循環熱風機、第四氣動調節閥、第五氣動調節閥、第六氣動調節閥；

所述液氮儲槽右出口的左支路與所述第一氣動調節閥的進口連線，所述第一氣動調節閥的出口與所述水浴汽化器的進口連線，所述水浴汽化器的出口與所述穩壓罐的進口連線，所述穩壓罐的出口與所述減壓閥的進口連線，所述減壓閥的出口與所述電加熱器的進口連線，所述電加熱器的出口下支路與所述氣動調節閥門的進口連線，所述第二氣動調節閥的下出口與所述循環熱風機的進口連線，所述第二氣動調節閥門的左出口與所述第三氣動調節閥的進口連線，所述循環熱風機的右出口與所述第四氣動調節閥進口連線，所述循環熱風機的左出口與所述第三氣動調節閥出口連線，所述第四氣動調節閥的出口與所述高低溫實驗箱的底部風口連線，高低溫實驗箱的頂部風口左出口與所述第五氣動調節閥的進口連線，所述第五氣動調節閥的出口與大氣環境相通，置換後的氣體通過所述第五氣動調節閥直接排出室外。

較佳地，所述快速升溫保溫組件包括循環熱風機、第一氣動調節閥、第二氣動調節閥、高低溫實驗箱、第三氣動調節閥、第四氣動調節閥、電加熱器、第五氣動調節閥、第六氣動調節閥、氣動截止閥；

所述循環熱風機的右出口與所述第一氣動調節閥進口連線，循環熱風機的左出口與所述第二氣動調節閥出口連線，所述第一氣動調節閥的出口與所述高低溫實驗箱的底部風口連線，高低溫實驗箱的頂部風口上出口與所述第四氣動調節閥的進口連線，所述第四氣動調節閥的出口與電加熱器的進口連線，電加熱器的出口與所述第五氣動調節閥的進口連線，所述第五氣動調節閥的出口與循環熱風機的上進口連線，循環熱風機的左進口與所述第六氣動調節閥的進口連線，所述氣動截止閥的進口連線在循環風機和所述第一氣動調節閥之間的管路上，出口與大氣環境相通，在快速升溫和高溫保溫過程，通過氣動截止閥的實時排氣，保持試驗系統內的壓力穩定。

較佳地，所述快速降溫保溫組件包括循環冷風機、第一氣動調節閥、氣液換熱器、第二氣動調節閥、電加熱器、第三氣動調節閥、液氮調節閥組、第四氣動調節閥、液氮儲槽、第五氣動調節閥、空裕汽化器、氣動截止閥；

所述循環冷風機的上出口與氣液換熱器進口連線，循環冷風機的左出口與第一氣動調節閥的出口連線，氣液換熱器的出口與第二氣動調節閥的下進口連線，第二氣動調節閥的上出口與電加熱器的出口連線，電加熱器的進口與第三氣動調節閥的進口連線，第三氣動調節閥的出口與高低溫實驗箱的頂部風口連線，高低溫實驗箱的底部風口與第四氣動調節閥的進口連線，第四氣動調節閥的出口與循環冷風機的上進口連線，第一氣動調節閥的進口與循環冷風機的左進口連線，液氮儲槽的左出口與第五氣動調節閥的進口連線，第五氣動調節閥的出口與空浴汽化器的進口連線，空浴汽化器的出口與所述氣動截止閥的進口連線，氣動截止閥的出口接入快速降溫和低溫保溫過程的電加熱器出口氣動調節閥之間的管路上，液氮儲槽的右出口的左支路與液氮調節閥組的進口連線，液氮調節閥組的出口與氣液換熱器的左進口連線，氣液換熱器的左出口與第二氣動調節閥的左出口連線。

較佳地，氣氮與液氮在所述氣液換熱器內部進行熱量交換，液氮獲得氣氮的熱量全部汽化為氣氮，氣氮獲得液氮的汽化潛熱，溫度降低。

較佳地，所述空浴汽化器將液氮汽化成溫度低於環境溫度的低溫氣氮，所述水浴汽化器將液氮汽化為常溫氣氮。

較佳地，所述循環冷風機的工作溫度為-150℃至常溫，所述循環熱風機的工作溫度為常溫至200℃。

較佳地，所述高低溫實驗箱採用複合保溫材料進行牆體保溫，所述高低溫實驗箱工作在-120℃～170℃之間的任一溫度，保溫4小時以上。

較佳地，氣氮能在所述電加熱器內雙向流動，所述電加熱器工作電壓為380伏。

較佳地，所述高低溫實驗箱頂部採用孔板均勻送風，底部同樣採用孔板均勻送風。

有益效果

（1）根據系統內壓力的變化採用氣動截止閥自動排氣，調節系統內壓力，避免了傳統高低溫箱系統開式加熱方式下的液氮浪費，以及換熱後高溫氣氮直接排放造成的熱量浪費和環境熱污染等問題，同時大大減少了電加熱器的負荷，節約了能源；

（2）根據系統內氣氮壓力的變化，採用空浴汽化器小流量的補充系統氣氮，最佳化了傳統開式循環系統的低溫氣氮排放造成的液氮浪費和冷量損失，大大減少了系統的冷量供給；

（3）頂部採用孔板送風，底部同樣採用孔板送風，並根據氣體流動特性，快速降溫和低溫保溫過程採用上送下回的送風方式，快速升溫和高溫保溫採用下送上回的送風方式，不僅提高了高低溫實驗箱內的溫度均勻性，而且減少了系統壓力降，減少了風機負荷；

（4）高低溫實驗箱採用複合保溫的牆體保溫方式，能夠實現-120℃～+170℃溫度區間工作時，高低溫實驗箱外表面不結露；

（5）採用循環冷熱風機系統，循環冷熱風機各自選擇合適的工作溫度區間運行，保證了循環風機的使用可靠性，提高了循環風機的使用壽命，並保證了綜合環境模擬系統的大溫差運行。

當然，實施《高低溫環境模擬實驗系統》的任一產品並不一定需要同時達到以上所述的所有優點。

附圖說明

圖1為《高低溫環境模擬實驗系統》提供的實施例的結構示意圖。

圖1

技術領域

《高低溫環境模擬實驗系統》涉及的是一種深冷和高溫供熱技術領域的高低溫環境模擬試驗系統，尤其涉及的是液氮製冷和供熱技術領域的高低溫環境模擬試驗系統。

權利要求

1.一種高低溫環境模擬實驗系統，其特徵在於，包括一高低溫實驗箱、氣體置換組件、快速升溫保溫組件、快速降溫保溫組件；所述氣體置換組件、快速升溫保溫組件、快速降溫保溫組件分別與所述高低溫實驗箱連線；所述氣體置換組件用於將所述高低溫實驗箱中的空氣置換成超低露點的高純氣氮，所述快速升溫保溫組件用於將所述高低溫實驗箱內部加熱到需要的溫度並在一段時間內維持該溫度，所述快速降溫保溫組件用於將所述高低溫實驗箱降溫到需要的溫度並在一段時間內維持該溫度。

2.如權利要求1所述的高低溫環境模擬實驗系統，其特徵在於，所述氣體置換組件包括液氮儲槽、第一氣動調節閥、水浴汽化器、穩壓罐、減壓閥、電加熱器、第二氣動調節閥、第三氣動調節閥門、循環熱風機、第四氣動調節閥、第五氣動調節閥、第六氣動調節閥；所述液氮儲槽右出口的左支路與所述第一氣動調節閥的進口連線，所述第一氣動調節閥的出口與所述水浴汽化器的進口連線，所述水浴汽化器的出口與所述穩壓罐的進口連線，所述穩壓罐的出口與所述減壓閥的進口連線，所述減壓閥的出口與所述電加熱器的進口連線，所述電加熱器的出口下支路與所述氣動調節閥門的進口連線，所述第二氣動調節閥的下出口與所述循環熱風機的進口連線，所述第二氣動調節閥門的左出口與所述第三氣動調節閥的進口連線，所述循環熱風機的右出口與所述第四氣動調節閥進口連線，所述循環熱風機的左出口與所述第三氣動調節閥出口連線，所述第四氣動調節閥的出口與所述高低溫實驗箱的底部風口連線，高低溫實驗箱的頂部風口左出口與所述第五氣動調節閥的進口連線，所述第五氣動調節閥的出口與大氣環境相通，置換後的氣體通過所述第五氣動調節閥直接排出室外。

3.如權利要求1所述的高低溫環境模擬實驗系統，其特徵在於，所述快速升溫保溫組件包括循環熱風機、第一氣動調節閥、第二氣動調節閥、高低溫實驗箱、第三氣動調節閥、第四氣動調節閥、電加熱器、第五氣動調節閥、第六氣動調節閥、氣動截止閥；所述循環熱風機的右出口與所述第一氣動調節閥進口連線，循環熱風機的左出口與所述第二氣動調節閥出口連線，所述第一氣動調節閥的出口與所述高低溫實驗箱的底部風口連線，高低溫實驗箱的頂部風口上出口與所述第四氣動調節閥的進口連線，所述第四氣動調節閥的出口與電加熱器的進口連線，電加熱器的出口與所述第五氣動調節閥的進口連線，所述第五氣動調節閥的出口與循環熱風機的上進口連線，循環熱風機的左進口與所述第六氣動調節閥的進口連線，所述氣動截止閥的進口連線在循環風機和所述第一氣動調節閥之間的管路上，出口與大氣環境相通；在快速升溫和高溫保溫過程，通過氣動截止閥的實時排氣，保持試驗系統內的壓力穩定。

4.如權利要求1所述的高低溫環境模擬實驗系統，其特徵在於，所述快速降溫保溫組件包括循環冷風機、第一氣動調節閥、氣液換熱器、第二氣動調節閥、電加熱器、第三氣動調節閥、液氮調節閥組、第四氣動調節閥、液氮儲槽、第五氣動調節閥、空裕汽化器、氣動截止閥；所述循環冷風機的上出口與氣液換熱器進口連線，循環冷風機的左出口與第一氣動調節閥的出口連線，氣液換熱器的出口與第二氣動調節閥的下進口連線，第二氣動調節閥的上出口與電加熱器的出口連線，電加熱器的進口與第三氣動調節閥的進口連線，第三氣動調節閥的出口與高低溫實驗箱的頂部風口連線，高低溫實驗箱的底部風口與第四氣動調節閥的進口連線，第四氣動調節閥的出口與循環冷風機的上進口連線，第一氣動調節閥的進口與循環冷風機的左進口連線，液氮儲槽的左出口與第五氣動調節閥的進口連線，第五氣動調節閥的出口與空浴汽化器的進口連線，空浴汽化器的出口與所述氣動截止閥的進口連線，氣動截止閥的出口接入快速降溫和低溫保溫過程的電加熱器出口氣動調節閥之間的管路上，液氮儲槽的右出口的左支路與液氮調節閥組的進口連線，液氮調節閥組的出口與氣液換熱器的左進口連線，氣液換熱器的左出口與第二氣動調節閥的左出口連線。

5.如權利要求2或3或4所述的高低溫環境模擬實驗系統，其特徵在於，氣氮與液氮在所述氣液換熱器內部進行熱量交換，液氮獲得氣氮的熱量全部汽化為氣氮，氣氮獲得液氮的汽化潛熱，溫度降低。

6.如權利要求2或3或4所述的高低溫環境模擬實驗系統，其特徵在於，所述空浴汽化器將液氮汽化成溫度低於環境溫度的低溫氣氮，所述水浴汽化器將液氮汽化為常溫氣氮。

7.如權利要求2或3或4所述的高低溫環境模擬實驗系統，其特徵在於，所述循環冷風機的工作溫度為-150℃至常溫，所述循環熱風機的工作溫度為常溫至200℃。

8.如權利要求2或3或4所述的高低溫環境模擬實驗系統，其特徵在於，所述高低溫實驗箱採用複合保溫材料進行牆體保溫，所述高低溫實驗箱工作在-120℃～170℃之間的任一溫度，保溫4小時以上。

9.如權利要求2或3或4所述的高低溫環境模擬實驗系統，其特徵在於，氣氮能在所述電加熱器內雙向流動，所述電加熱器工作電壓為380伏。

10.如權利要求2或3或4所述的高低溫環境模擬實驗系統，其特徵在於，所述高低溫實驗箱頂部採用孔板均勻送風，底部同樣採用孔板均勻送風。

實施方式

《高低溫環境模擬實驗系統》提供了一種高低溫環境模擬實驗系統，其包括一高低溫實驗箱、氣體置換組件、快速升溫保溫組件、快速降溫保溫組件；所述氣體置換組件、快速升溫保溫組件、快速降溫保溫組件分別與所述高低溫實驗箱47連線；所述氣體置換組件用於將所述高低溫實驗箱47中的空氣置換成超低露點的高純氣氮，所述快速升溫保溫組件用於將所述高低溫實驗箱47內部加熱到需要的溫度並在一段時間內維持該溫度，所述快速降溫保溫組件用於將所述高低溫實驗箱47降溫到需要的溫度並在一段時間內維持該溫度。

實施例1

所述氣體置換組件包括液氮儲槽48、氣動調節閥70、水浴汽化器53、穩壓罐54、減壓閥55、電加熱器66、氣動調節閥67、氣動調節閥門63、循環熱風機64、氣動調節閥70、氣動調節閥68、氣動調節閥69；

液氮儲槽48右出口的左支路與氣動調節閥52的進口連線，氣動調節閥52的出口與水浴汽化器53的進口連線，水浴汽化器53的出口與穩壓罐54的進口連線，穩壓罐54的出口與減壓閥55的進口連線，減壓閥55的出口與電加熱器66的進口連線，電加熱器66的出口下支路與氣動調節閥門67的進口連線，此過程中電加熱器66出口上支路的氣動調節閥門59關閉，氣動調節閥門67的下出口與循環熱風機64的進口連線，氣動調節閥門67的左出口與氣動調節閥63的進口連線，循環熱風機64的右出口與氣動調節閥70進口連線，循環熱風機64的左出口與氣動調節閥63出口連線，氣動調節閥70的出口與高低溫實驗箱47的底部風口連線，高低溫實驗箱47的頂部風口左出口與氣動調節閥68的進口連線，高低溫實驗箱47的頂部風口上出口與氣動調節閥69的進口連線，置換過程中氣動調節閥69關閉，氣動調節閥68的出口與大氣環境相通。置換後的氣體通過氣動調節閥68直接排出室外。

所述快速升溫保溫組件包括循環熱風機64、氣動調節閥70、高低溫實驗箱47、氣動調節閥68、電加熱器66、氣動調節閥67、氣動調節閥69、氣動調節閥63、氣動截止閥65；

循環熱風機64的右出口與氣動調節閥70進口連線，循環熱風機64的左出口與氣動調節閥63出口連線，氣動調節閥70的出口與高低溫實驗箱47的底部風口連線，高低溫實驗箱47的頂部風口上出口與氣動調節閥69的進口連線，高低溫實驗箱47的頂部風口左出口與氣動調節閥68的進口連線，快速升溫和高溫保溫中氣動調節閥68關閉，氣動調節閥69的出口與電加熱器66的進口連線，電加熱器66的出口與氣動調節閥67的進口連線，氣動調節閥67的出口與循環熱風機64的上進口連線，循環熱風機64的左進口與氣動調節閥63的進口連線。氣動截止閥65的進口連線在循環風機和氣動調節閥70之間的管路上，出口與大氣環境相通，在快速升溫和高溫保溫過程，通過氣動截止閥65的實時排氣，保持試驗系統內的壓力穩定。

所述快速降溫保溫組件包括循環冷風機62、氣動調節閥61、氣液換熱器60、第二氣動調節閥59、電加熱器66、氣動調節閥69、氣動調節閥70、液氮儲槽48、氣動調節閥49、空裕汽化器、氣動截止閥51；

循環冷風機62的上出口與氣液換熱器60進口連線，循環冷風機62的左出口與氣動調節閥61的出口連線，氣液換熱器60的出口與氣動調節閥59的下進口連線，氣動調節閥59的上出口與電加熱器66的出口連線，電加熱器66的進口與氣動調節閥69的進口連線，氣動調節閥69的出口與高低溫實驗箱47的頂部風口連線，高低溫實驗箱47的底部風口與氣動調節閥70的進口連線，氣動調節閥70的出口與循環冷風機62的上進口連線，氣動調節閥61的進口與循環冷風機62的左進口連線。液氮儲槽48的左出口與氣動調節閥49的進口連線，氣動調節閥49的出口與空浴汽化器50的進口連線，空浴汽化器50的出口與氣動截止閥51的進口連線，氣動截止閥51的出口接入快速降溫和低溫保溫過程的電加熱器66出口氣動調節閥59之間的管路上，液氮儲槽48的右出口的左支路與液氮調節閥組56的進口連線，液氮調節閥組56的出口與氣液換熱器60的左進口連線，氣液換熱器60的左出口與氣動調節閥59的左出口連線。液氮調節閥組56是由氣動調節閥57和氣動調節閥58並聯組成。

置換裝置的工作原理為：液氮儲槽48流出的液氮經過氣動調節閥52調節到適當的流量後進入水浴汽化器53，液氮在水浴汽化器53中汽化成常溫氣氮後流入穩壓罐54，壓力穩定後，經過減壓閥55減壓到設定壓力後流入電加熱器66，氣氮在電加熱器66內加熱到設定溫度的氣氮，經氣動調節閥67調節流量後，在循環熱風機64的驅動下從高低溫實驗箱47底部風口進入高低溫實驗箱47，吹掃高低溫實驗箱47內的空氣，置換後的混合氣體通過氣動調節閥68排出室外，置換過程的目的主要是為了將原箱體內的濕空氣置換成超低露點的高純氣氮，保護航天產品中對濕度極為敏感的鍍膜部件。

快速升溫保溫組件的工作原理為：置換後，系統內充滿高純氣氮，氣氮被電加熱器66加熱，在循環熱風機64的驅動下進入高低溫實驗箱47，與試驗室換熱，試驗室內溫度升高，換熱後的氣氮溫度降低，溫度較低溫氣氮再次流入電加熱器66，被加熱成較高溫度的氣氮後進入高低溫實驗箱47，如此反覆，高低溫實驗箱47最終被加熱到系統設定的溫度，並保持在此溫度下運行不小於4小時。在此封閉式的加熱循環過程中，隨著高低溫實驗箱47系統溫度的升高，系統內的氣氮密度減小，體積膨脹。因此，為了保證高低溫實驗箱47內的壓力穩定在300Pa左右，氣動截止閥65根據控制系統的要求實時自動的開啟，將多餘氣體排出室外。

快速降溫保溫組件的工作原理為：置換後，系統內充滿高純氣氮，氣氮與氣液換熱器60熱交換被冷卻降溫，降溫後的氣氮在循環冷風機62的驅動下從高低溫實驗箱47的頂部風口進入高低溫實驗箱47，與試驗室換熱，試驗室內溫度降低，換熱後的氣氮溫度升高，溫度較高的氣氮再流入氣液換熱器60，被冷降溫氣氮後的氣氮再次進入高低溫實驗箱47，如此反覆，高低溫試驗最終被降溫到系統設定的製冷溫度，並保持在此溫度下運行不小於4小時。在此封閉式的快速降溫和低溫保溫循環過程中，隨著高低溫實驗箱47系統內氣氮溫度的降低，系統內的氣氮密度增大，高低溫實驗箱47內的壓力降低。因此，為了保證高低溫實驗箱47內的壓力穩定在300Pa，來自空浴汽化器50的氣氮在氣動截止閥51的實時開啟下進入冷循環系統，補充氣氮，保持室內壓力穩定。

具體該置換裝置的置換過程為：開啟氣動調節閥52、減壓閥55、氣動調節閥67、氣動調節閥70和氣動調節閥68。開啟電加熱器66。系統的其他閥門和設備處於關閉和停機狀態。液氮儲槽48流出的液氮在水浴汽化器53中汽化成常溫氣氮，並經過電加熱器66加熱成高於環境溫度的氣氮，進入高低溫實驗箱47，對高低溫實驗箱47內的空氣進行置換，置換後的混合氣體通過氣動調節閥68排出室外，置換過程中始終檢測高低溫實驗箱47內的水分子含量，當對應水分子的含量使得高低溫實驗箱47內部的露點溫度在-50℃以下時，置換過程結束。

具體該快速升溫保溫組件的工作過程為：開啟氣動調節閥70、氣動調節閥69、氣動調節閥67和氣動調節閥63，開啟電加熱器66，開啟循環熱風機64，並根據高低溫實驗箱47內的壓力反饋信心實時開啟和關閉氣動截止閥65。系統其他閥門和設備處於關閉和停機狀態。氣氮在循環熱風機64的驅動下，在系統內循環，高低溫實驗箱47通過氣氮循環不斷地獲得電加熱器66提供給氣氮的熱量，溫度逐漸上升，當高低溫實驗箱47內的溫度升高到設定溫度，調整系統內電加熱器66的加熱量，使系統維持設定溫度下的保溫狀態，並保溫較長時間。從系統的加熱循環流程可以看出，與傳統高低溫箱開式環境試驗系統相比，此閉式循環系統可以顯著的降低氣氮的需求量，減少加熱器的熱負荷。

該快速降溫保溫組件的工作過程為：開啟氣動調節閥59、氣動調節閥69、氣動調節閥70、氣動調節閥61和液氮調節閥組56，開啟循環冷風機62。系統內的循環氣氮從氣液換熱器60獲得冷量供給高低溫實驗箱47，高低溫實驗箱47內的溫度逐漸降低，當降低到給定溫度時，通過液氮調節閥組56調節系統的冷量供給，使高低溫實驗箱47處於保溫狀態，並保溫較長時間。在此循環過程中，通過檢測高低溫實驗箱47內的壓力變化，實時調節氣動截止閥51和氣動調節閥49的開啟和關閉，保持高低溫實驗箱47內的壓力穩定。從系統的快速降溫和低溫保溫循環流程可以看出，與傳統開式高低溫實驗箱47系統相比，該閉式循環系統可以顯著的降低氣氮的需求量，並減少氣液換熱器60的冷負荷。同時該閉式循環系統可以顯著的降低液氮的需求量，節約試驗成本。

《高低溫環境模擬實驗系統》提供的工作流體為液氮和氣氮，液氮通過水浴汽化器53汽化為系統提供置換和循環氣氮；通過空浴汽化器50為系統快速降溫過程和低溫保溫過程補給循環氣氮，氣液換熱器60的特徵為：氣氮與液氮在氣液換熱器60內部進行熱量交換，液氮獲得氣氮的熱量全部汽化為氣氮，氣氮獲得液氮的汽化潛熱，溫度降低。液氮汽化後的氣氮與降溫後的氣氮在氣液換熱器60的出口處混合在一起，氣液換熱器60的這種結構可以更充分的利用液氮的汽化潛熱和顯熱；液氮調節閥組56的特徵為：液氮調節閥組56由兩個不同通徑的氣動調節閥組成，兩個調節閥的流量調節範圍不同，可以更有效的調節氣液換熱器60的冷量供給範圍；空浴汽化器50的特徵為：液氮在空浴汽化器50中完全汽化成溫度低於環境溫度的低溫氣氮，汽化溫度可在一定範圍內進行調節；液氮在水浴汽化器53中完全汽化成常溫氣氮；循環冷風機62的工作溫度為-150℃至常溫，且在工作過程中外表面不結露；循環熱風機64的工作溫度為常溫至200℃，且在工作過程中外表面溫度不超過40℃；高低溫實驗箱47採用複合保溫材料進行牆體保溫，使得高低溫實驗箱47能夠工作在-120℃～170℃之間的任一溫度，且保溫4小時以上，溫度均勻度為±3℃，外表面不結露。試驗室頂部採用孔板均勻送風，底部同樣採用孔板均勻送風。根據氣體流動原理，快速降溫和低溫保溫過程中，高低溫實驗箱47採用頂部風口送風，底部風口迴風的送風方式；快速升溫和高溫保溫過程中，高低溫實驗箱47採用底部風口送風，頂部風口迴風的送風方式；置換過程中的送風方式與快速升溫和高溫保溫過程相同；氣氮可以在電加熱器66內雙向流動，電加熱工作電壓380伏。置換過程，快速升溫和高溫保溫過程以及快速降溫和低溫保溫過程的管路系統在高低溫實驗箱47的進出口處有重疊。

榮譽表彰

2016年12月7日，《高低溫環境模擬實驗系統》獲得第十八屆中國專利優秀獎。