第1020章 低温测试环境搭建（1 / 2）

卷首语

【画面：1973 年实验室角落，两名技术员正在用扳手组装钢板箱体，箱体内壁贴着银灰色石棉层；地面上，干冰桶冒着白雾，液氮罐（标有 “工业用”）被麻绳固定在木架上，水银温度计的红色液柱停留在 - 20c刻度。字幕：“在没有电子制冷设备的 1973 年，要模拟 - 37c的北方边境严寒，靠的是‘钢板 + 石棉’的保温智慧，以及对干冰、液氮用量的精准把控 —— 每一度的温度稳定，都是对细节的极致追求。”】

一、低温测试舱主体设计与制作（1973.04.10-04.12）

【历史影像：钢板切割现场，乙炔焰切割 1.5 厚冷轧钢板时火花四溅；技术员用角尺测量箱体尺寸，在接缝处用粉笔做标记；木工在箱体外侧加装松木框架，增强结构强度。画外音：“1973 年《低温试验设备制作规范》建议：-40c级测试舱需采用‘双层保温 + 密封结构’，箱体漏热率需控制在 5c\/ 小时以内，否则无法维持目标低温。”】

1. 箱体结构设计

测试舱采用 “双层钢板 + 多层保温” 的立方体结构，外尺寸 60x60，内尺寸 50x50（适配密码机及监测设备）。外层选用 1.5 冷轧钢板（防锈处理），内层为 0.8 镀锌钢板（耐腐蚀），两层间距 8，用于填充保温材料；箱体正面设计单扇开门（尺寸 30），门框边缘预留 1 宽密封槽，便于安装密封条。

2. 保温层填充

内层钢板内壁先贴一层 2 厚石棉板（1973 年主流低温保温材料，导热系数 0.08w\/(?K)），石棉板之间用高温胶粘合，避免缝隙漏热；石棉板外侧包裹一层铝箔（反射红外辐射），再填充 5 厚玻璃棉（补充保温，导热系数 0.04w\/(?K)）；最后用铁丝网固定保温层，防止玻璃棉松散。箱体顶部预留直径 5 的通风孔（带手动阀门），用于调节冷气流通。

3. 密封与加固

开门边缘的密封槽内嵌入截面为圆形的橡胶密封条（直径 10，耐低温 - 50c），关门后密封条压缩量控制在 40%，确保密封；箱体外侧用 4x4 的松木方做框架加固，四个角用 L 型角钢焊接，防止低温下钢板收缩变形；箱底焊接 4 个高度 10 的钢制支脚，便于放置制冷剂容器。

【制作细节：焊接内层钢板时，采用 “连续焊 + 点焊结合” 工艺，接缝处焊肉厚度≥2，避免出现针孔漏热；保温层填充时，玻璃棉需压实至密度 15kg\/3，比松散状态保温效果提升 30%。】

【1973 年技术局限应对：无专用低温密封胶，技术员用凡士林涂抹密封条与密封槽接触面，进一步增强密封性；箱体焊接完成后，在外侧刷两层防锈漆（耐低温型），防止长期使用生锈。】

二、制冷系统搭建：干冰 + 液氮的协同降温（1973.04.13）

【场景重现：技术员将 5kg 块状干冰（工业级，纯度 99%）用铁铲装入镀锌铁盒（尺寸 20x15），铁盒底部钻有 10 个直径 1 的小孔；铁盒上方悬挂一个 5L 液氮罐，罐底阀门连接橡胶管，管口对准干冰盒。历史录音（磁带音质）：“干冰升华能降到 - 78.5c，但太猛，得用液氮辅助调节 —— 先加干冰把温度拉到 - 30c，再滴液氮往下降，这样才稳。”】

1. 制冷源配置

主制冷源：采用块状干冰，装入 3 个镀锌铁盒（每个容量 5kg），均匀放置在测试舱底部，干冰升华产生的低温二氧化碳气体通过铁盒小孔扩散至舱内，初步降温；

辅助制冷源：5L 液氮罐（1973 年军工实验室专用）作为微调手段，通过针型阀门控制液氮滴速（1-2 滴 \/ 秒），液氮汽化吸收大量热量，将温度从 - 30c降至 - 37c；

气流引导：舱内顶部安装一个手动风扇（摇柄驱动），每 30 分钟转动 10 圈，使冷空气均匀分布，避免局部温度偏差过大。

2. 温度调节机制

升温控制：若舱内温度低于 - 37c（如降至 - 40c），关闭液氮阀门，打开顶部通风孔 1-2 分钟，引入室温空气升温，每次通风可使温度回升 2-3c；

降温控制：若温度高于 - 37c（如升至 - 35c），增加液氮滴速至 3 滴 \/ 秒，同时补充 2kg 干冰，加快降温速度；

稳定维持：温度达到 - 37c后，液氮滴速保持 1 滴 \/ 秒，每小时补充 1kg 干冰，使温度波动控制在 ±1c以内。

3. 制冷剂补给方案

干冰每 2 小时补充一次，每次补充前先将剩余干冰残渣清理出舱；液氮罐压力低于 0.2pa 时立即更换（备用液氮罐提前预冷）；补给操作需在 5 分钟内完成，避免开门时间过长导致温度大幅回升。

【制冷数据：5kg 干冰完全升华可维持 - 30c环境约 3 小时；1L 液氮汽化可使 13 空间温度降低 5-8c；通过 “干冰打底 + 液氮微调”，可将舱内温度稳定控制在 - 37c±1c，满足测试需求。】

三、温度监测与数据采集设备配置（1973.04.14）

【历史实物：测试舱内布置的监测设备 ——4 支 wNY-1 型低温水银温度计（量程 - 50c~50c，精度 0.5c）分别固定在舱内顶部、中部、底部及密码机旁；舱外连接一台 xwd-10 型指针式记录仪，通过热电偶传感器传输温度信号。画面特写：温度计红色液柱在 - 37c刻度处微微晃动，记录仪指针缓慢摆动，划出连续曲线。】

1. 温度监测点布置

空间监测：舱内顶部（距顶 10）、中部（中心位置）、底部（距底 10）各布置 1 支水银温度计，监测整体温度分布；

设备周边监测：在密码机的电源模块、加密模块、旋钮操作区旁各放置 1 支温度计，重点监测设备关键部位的环境温度；

外部环境监测：舱外实验室放置 1 支温度计，记录室温（用于分析舱体漏热情况）。

2. 数据采集设备适配

实时记录：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），通过铜 - 康铜热电偶传感器（测温范围 - 200c~300c）连接舱内中部温度计，记录仪每 10 秒打印一次温度值，绘制连续温度曲线；

人工记录：技术员每 10 分钟读取一次所有温度计数值，记录在 “低温环境监测表” 上，包括时间、各点温度、制冷剂用量、阀门状态等信息；