Page 28 - 《真空与低温》2025年第5期

王蕊霞等：热真空环模设备温控底板温度均匀性与换热特性分析 567

域且随着流道匝数增多热集中面积减小，温度均匀 数较大时压损较大。图 10 所示为底板导热液中部
性变好。图中右侧为冷却液入口，流体温度从右向 截面的液流速度分布云图，可以看出，在整个流道
左逐渐升高，右侧降温效果更加明显。根据图 9 导 中液体流速较平稳，拐角处外侧导热液流速最低，
热液的压力分布云图可以得知，流体出口处的压力 流道中心流速相对稳定，流道匝数较大则流速最大
值最小，随着流道的延伸，压力值不断增大，流道匝 值越大。

−1
−1
导热液速度/（m·s ） 导热液速度/（m·s ）
2.1×10 −6 0.44 0.88 1.3 1.8 2.2 2.6 3.1 3.4 0 0.31 0.62 0.93 1.24 1.55 1.86 2.17 2.48 2.79 3.10
（a）n=8 （b）n=6

图 10 导热液速度矢量分布云图
Fig. 10 Velocity vector distribution cloud of thermal fluid

3 试验验证 的传感器温度值，每 1 min 测量一次，共测量 30 次。
按各个测点测试温度，计算平均温度 T，计算高于
3.1 试验流程
平均温度 T 各个点算数平均值 T max ，计算低于平均
试验平台采用兰州华宇公司 RZHM1000 小型
温度 T 各 个 点 算 数 平 均 值 T min ， ΔT max =T max −T，
热真空环境模拟设备，试验所用真空规为 INFICON
ΔT min =T−T min ，均匀度 T 0 =（ΔT max +ΔT min ）/2。
−4
全量程真空规（10 ～10 Pa），测温传感器使用温度
3.2 试验与模拟结果对比
测量误差不大于 0.5 ℃ 的 Pt100 铂电阻温度传感器，
计算结果与试验结果对比如图 12 所示。
温控底板上共设 5 个测温点。试验原理及底板温

度测点分布如图 11 所示。 4.4 −70 ℃ 计算值
4.2 −70 ℃ 试验值
120 ℃ 计算值
真空规 4.0 120 ℃ 试验值
温度均匀度 T 0 /℃ 3.2
3.8
3.4
T4 T3 3.6
T1 3.0
流量调节阀 2.8
数据采集仪 T7 2.6
T2 2.4
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
PC 端 质量流量计 −1
入口速度 v/（m·s ）
T5 T6
图 12 计算结果与试验结果对比
图 11 试验原理及温度测点分布示意图 Fig. 12 Comparison between calculation results and test results

Fig. 11 Experiment principle and temperature
由图 12 可以看出，计算结果与试验值曲线趋
measurement point
势一致，温度均匀度均随入口速度的增大呈下降趋
由图 11 可以看出，真空条件下，开启导热液 势，具有相同的规律；说明数值模拟方法基本正确、
控温系统，使底板的温度控制点分别达到设定温 有效、合理可行。但也明显存在一定的误差，导热
度，温度控制传感器测得的温度第一次达到标称 液温度为−70 ℃ 时两者相对误差最大值为 22.4%，
值后稳定 30 min，温度稳定后，取所有测温点上 导热液温度为 120 ℃ 时两者相对误差最大值为