1. 制冷源配置
主制冷源:选用块状工业干冰作为基础制冷源,分装在 3 个镀锌铁盒中(每个容量 5kg),呈正三角形均匀布置在舱内底部,干冰升华产生的低温二氧化碳气体通过铁盒透气孔缓慢扩散,实现舱内初步降温;
辅助制冷源:采用 5L 军工级液氮罐(工作压力 0.2-0.8MPa)作为精确控温手段,通过不锈钢针型阀门调节液氮滴速(1-2 滴 / 秒),液氮滴入干冰盒后迅速汽化,吸收大量热量,将舱内温度从 - 30℃精准降至 - 37℃;
气流均布:舱内顶部安装 1 台手动摇柄风扇(叶片为铝制,直径 15c,每 30 分钟由技术员转动摇柄 10 圈,推动舱内冷空气循环流动,避免底部与顶部出现温度分层,确保舱内温度均匀性。
2. 温度调节机制
升温控制:若温度计显示舱内温度低于 - 37℃(如降至 - 40℃),立即关闭液氮阀门,缓慢打开顶部通风阀 1-2 分钟,引入室温空气(25℃左右)进行微调,每次通风可使温度回升 2-3℃,待温度接近 - 37℃时关闭通风阀;
降温控制:若温度高于 - 37℃(如升至 - 35℃),将液氮滴速增至 3 滴 / 秒,同时补充 2kg 块状干冰,加快降温速率,待温度降至 - 37℃时恢复原滴速;
稳定维持:当舱内温度稳定在 - 37℃时,保持液氮滴速 1 滴 / 秒,每小时补充 1kg 干冰,通过 “少量多次” 的补给方式,将温度波动严格控制在 ±1℃以内。
3. 制冷剂补给方案
干冰采用 “定时定量” 补给模式:每 2 小时打开舱门一次,快速清理铁盒内的干冰残渣,补充新干冰至 5kg 刻度线;液氮罐通过压力表实时监测压力,当压力低于 0.2MPa 时,立即关闭阀门,更换备用液氮罐(备用罐提前在实验室预冷 30 分钟,减少温度冲击);所有补给操作需在 5 分钟内完成,避免舱门开启时间过长导致温度大幅回升。
【制冷数据:经实测,5kg 块状干冰完全升华(环境温度 25℃)可维持 1 空间 - 30℃环境约 3 小时;1L 液氮完全汽化可吸收 80kcal 热量,能使 1 空间温度降低 5-8℃;通过 “干冰打底 + 液氮微调” 的协同模式,测试舱内温度可稳定控制在 - 37℃±1℃,满足低温测试的严苛要求。】
三、温度监测与数据采集设备配置(1973.04.14)
【历史实物:测试舱内监测设备布置图 ——4 支 WNY-1 型低温水银温度计(量程 - 50℃~50℃,精度 0.5℃)分别用铜丝固定在舱内顶部(距顶 10c、中部(几何中心)、底部(距底 10c及密码机顶部;舱壁预留直径 10 穿线孔,铜 - 康铜热电偶传感器(测温范围 - 200℃~300℃)通过该孔引出,连接至舱外的 XWD-10 型指针式记录仪。画面特写:水银温度计红色液柱在 - 37℃刻度处微微颤动,记录仪绿色指针随温度细微波动缓慢摆动,在记录纸上划出连续的锯齿状曲线。】
1. 温度监测点布置
空间温度监测:在舱内顶部(距顶 10c、中部(中心位置)、底部(距底 10c各固定 1 支水银温度计,实时监测舱内垂直方向的温度分布,评估温度均匀性;
设备周边监测:在密码机的电源模块、加密逻辑模块、旋钮操作区旁各放置 1 支温度计,重点监测设备关键部件所处的局部环境温度,分析低温对核心器件的影响;
环境对照监测:在实验室远离测试舱的位置放置 1 支温度计,记录室温变化(通常 20-25℃),用于分析舱体漏热速率与保温效果。
2. 数据采集设备适配
自动记录:采用 XWD-10 型自动平衡记录仪(1973 年上海自动化仪表三厂生产,精度 ±0.5%),通过铜 - 康铜热电偶传感器采集舱内中部温度,记录仪走纸速度设定为 10 / 小时,每 10 秒打印一次温度数值,自动绘制连续温度曲线,便于后期分析温度波动规律;
人工记录:技术员每 10 分钟读取一次所有温度计数值,详细记录在 “低温环境监测表” 上,内容包括记录时间、各监测点温度、干冰剩余量、液氮滴速、阀门状态等信息,确保数据可追溯;
校准验证:每天测试前,将所有水银温度计放入 - 37℃标准酒精浴(由计量室提供)中校准 30 分钟,误差超过 0.5℃的立即更换,确保测量准确性。
3. 数据准确性保障
热电偶传感器的探头用铝箔包裹并固定在绝缘支架上,避免直接接触干冰或液氮导致局部过冷,影响温度测量精度