亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        真空測(cè)量裝置的流導(dǎo)對(duì)測(cè)量真空度的影響

        2018-04-27 05:39:51李安康黃歡明
        真空與低溫 2018年2期
        關(guān)鍵詞:測(cè)量

        李安康,譚 浩,黃歡明

        (1.海軍駐上海711所軍事代表室,上海 201108;2.上海船用柴油機(jī)研究所,上海 201203)

        0 引言

        真空絕熱裝置是低溫深冷液化氣體儲(chǔ)運(yùn)容器絕熱裝置的一種,廣泛應(yīng)用于裝載LNG、液氮、液氧等船用低溫容器上。夾層的真空度是影響低溫容器真空絕熱性能的主要因素。一旦低溫容器的夾層真空喪失或者不夠,內(nèi)罐儲(chǔ)存的深冷液體吸熱氣化導(dǎo)致內(nèi)罐壓力急劇上升,嚴(yán)重威脅到容器的安全使用[1]。因此,真空絕熱容器的夾層真空度必須保持在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)并且要定期檢驗(yàn)。目前一般利用安裝在容器上的真空計(jì)規(guī)管直接測(cè)量夾層的真空度[2]。

        大多低溫絕熱容器與真空規(guī)管采用焊接連接,一旦規(guī)管損壞則很難進(jìn)行更換,且規(guī)管破損后會(huì)造成漏氣,破壞夾層的真空度,給容器帶來(lái)很大的安全隱患[3]。改變低溫容器與真空規(guī)管的連接方式,合理設(shè)計(jì)真空測(cè)量裝置愈發(fā)重要。真空度測(cè)量結(jié)果不僅取決于真空計(jì)規(guī)管本身的測(cè)量精度及“氣沉效應(yīng)”與“氣源效應(yīng)”等因素[4],還與真空測(cè)量裝置的流導(dǎo)有關(guān),但缺乏相關(guān)的試驗(yàn)研究。所以開(kāi)展真空測(cè)量裝置的流導(dǎo)對(duì)真空度影響的試驗(yàn)研究,對(duì)設(shè)計(jì)真空測(cè)量裝置具有指導(dǎo)意義。

        模擬了高真空多層絕熱低溫容器真空測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)際工況,對(duì)比兩種不同真空測(cè)量裝置的真空度測(cè)量結(jié)果,以此驗(yàn)證增大真空測(cè)量裝置的流導(dǎo)能提高真空度的測(cè)量精度。

        1 流導(dǎo)對(duì)真空度測(cè)量的影響分析

        若管路元件的兩端存在壓力差p1-p2,則元件中將有氣流從高壓側(cè)流向低壓側(cè)。流經(jīng)元件的流量大小與元件兩端壓力差成正比如式(1)。

        式中:Q為流經(jīng)元件的流量,Pa·m3/s;C為比例常數(shù),稱為流導(dǎo),m3/s。流導(dǎo)是表征真空管道傳輸氣體的能力,真空管道的流導(dǎo)越大,在一定的氣體抽速下,管道兩端的壓差越小。

        如圖1所示,真空規(guī)管通過(guò)導(dǎo)管與被測(cè)系統(tǒng)相連,規(guī)管的抽氣或放氣引起的壓力變化速率為:

        式中:V為規(guī)管的容積,m3;C為導(dǎo)管流導(dǎo),m3/s;Q為規(guī)管的抽(放)氣量,Pa·m3/s,Q>0,規(guī)管放氣,Q<0,規(guī)管抽氣。當(dāng)壓力平衡時(shí),只要真空規(guī)管存在抽氣和放氣作用,測(cè)量值會(huì)因?yàn)镼/C的不同而帶來(lái)誤差,由式(3)可以看出對(duì)于真空測(cè)量系統(tǒng),系統(tǒng)配備的真空導(dǎo)管的流導(dǎo)越大,其真空規(guī)管測(cè)得真空度和真空室內(nèi)真空度越接近。

        圖1 真空測(cè)量系統(tǒng)原理圖Fig.1 Schematic diagram of the vacuum measurement system

        2 真空測(cè)量裝置設(shè)計(jì)

        為了驗(yàn)證增大真空測(cè)量裝置的流導(dǎo)能提高真空度的測(cè)量精度,設(shè)計(jì)兩種真空測(cè)量裝置,裝置一(原裝置)由一段Ф40直管、一支超高真空角閥、一支三通、一段Ф20彎頭和一段Ф20直角彎頭等管路及閥件串聯(lián)而成,如圖2所示。裝置二(為改進(jìn)裝置)是在真空角閥的出口連接一個(gè)內(nèi)徑Ф60 mm小容器,在小容器的筒體上開(kāi)兩個(gè)孔Ф30 mm,每個(gè)孔分別連接一支真空規(guī)管,如圖3所示。

        圖2 原真空測(cè)量裝置圖Fig.2 Diagram of the original vacuum measurement structure

        圖3 改進(jìn)真空測(cè)量裝置圖Fig.3 Diagram of the improved vacuum measurement structure

        2.1 原裝置的流導(dǎo)計(jì)算

        假設(shè)夾層及管道內(nèi)為20℃的空氣,計(jì)算以上各管路及閥件的流導(dǎo)[5]。

        (1)Φ40直管的流導(dǎo)

        該管的內(nèi)徑40 mm,長(zhǎng)度238.33 mm,在分子流下該管的流導(dǎo)為式(4):

        式中:α為克勞辛系數(shù),α=0.172;A為該管道橫截面積,m2。經(jīng)計(jì)算,Uf1=0.024 75 m3/s。

        (2)超高真空角閥的流導(dǎo)

        該閥門(mén)型號(hào)為Series57/54032-GE02,通過(guò)查詢其產(chǎn)品手冊(cè),該閥門(mén)的流導(dǎo)為Uf2=0.050 m3/s。

        (3)三通的流導(dǎo)

        由于該三通為直角三通,可等效為一段直角管道進(jìn)行計(jì)算,因此該三通的等效長(zhǎng)度Lst為式(5):

        式中:L1為三通豎直段長(zhǎng)度,m;L2為三通水平段長(zhǎng)度,m;d為管道的內(nèi)徑,m。經(jīng)計(jì)算Lst=97.166 7×10-3m;按式(4)計(jì)算該段的流導(dǎo)Uf3=0.007 512 m3/s。

        (4)彎管的流導(dǎo)

        計(jì)算彎管流導(dǎo)時(shí),可以用一段等效的直管流導(dǎo)來(lái)代替,其等效長(zhǎng)度Lwg為式(6):

        式中:L3為彎管的軸長(zhǎng),m;經(jīng)計(jì)算得Lwg=86.356 9×10-3m;按式(4)計(jì)算該段的流導(dǎo)Uf4=0.008 107 m3/s。

        (5)直角彎頭的流導(dǎo)

        按式(5)計(jì)算該直角彎頭的等效長(zhǎng)度Lzj,經(jīng)計(jì)算Lzj=112.666 7×10-3m;按式(4)計(jì)算該段的流導(dǎo),Uf5=0.006 666 m3/s。

        (6)真空測(cè)量系統(tǒng)總流導(dǎo)

        以上的管道和閥件之間的連接方式為串聯(lián),因此總流導(dǎo)為式(7):

        經(jīng)計(jì)算原裝置的流導(dǎo)UfA=0.002 142 m3/s。

        2.2 改進(jìn)裝置的流導(dǎo)計(jì)算

        從計(jì)算可以看出,三通、彎頭和直角彎頭的流導(dǎo)較小,遠(yuǎn)小于直管和角閥的流導(dǎo),導(dǎo)致真空測(cè)量系統(tǒng)的總流導(dǎo)偏小。因此在設(shè)計(jì)上減少?gòu)濐^的數(shù)目并且增大管徑可以提升真空測(cè)量系統(tǒng)的總流導(dǎo)。

        改進(jìn)裝置的流導(dǎo)為直管、直管和小容器連接的孔以及小容器中心至規(guī)管測(cè)量口長(zhǎng)度的直管三者之和。其中,直管流導(dǎo)U′f1和小容器中心至規(guī)管測(cè)量口長(zhǎng)度的直管的流導(dǎo)U′f2按式(4)可計(jì)算得U′f1=0.084 9 m3/s,U′f2=0.161 8 m3/s??s孔的流導(dǎo)計(jì)算按式(8)計(jì)算:

        式中:d1為直管的直徑;d2為小孔的直徑。經(jīng)計(jì)算U′f3=0.026 2 m3/s。因此,總流導(dǎo)UfB=0.013 14 m3/s,改進(jìn)裝置的流導(dǎo)遠(yuǎn)大于原裝置的流導(dǎo)。

        3 試驗(yàn)系統(tǒng)

        3.1 試驗(yàn)裝置

        真空測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)原理如圖4所示,真空試驗(yàn)筒的夾層真空室作為參試的真空室;原裝置和改進(jìn)裝置各一套,分別通過(guò)一支真空角閥和真空室連通,每套測(cè)量裝置上裝有ZJ10型高真空電離規(guī)管、ZJ27高真空電離規(guī)管和復(fù)合真空規(guī)管,具有105~10-5Pa的真空測(cè)量范圍。該規(guī)管僅通過(guò)一支真空角閥和真空室連通;高真空抽氣機(jī)組通過(guò)一支真空角閥和真空室連通,因此可以通過(guò)開(kāi)關(guān)真空角閥來(lái)實(shí)現(xiàn)抽氣機(jī)組和真空室之間的通斷。

        圖4 真空測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖Fig.4 Schematic diagram of the vacuum measurement experiment system

        3.2 試驗(yàn)過(guò)程

        試驗(yàn)過(guò)程模擬高真空多層絕熱低溫容器真空測(cè)量系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分:(1)熱罐、抽氣部分。將真空試驗(yàn)筒的夾層真空室連接抽真空系統(tǒng),開(kāi)始抽氣。另外連接一套機(jī)組對(duì)被測(cè)真空測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行抽真空,當(dāng)被測(cè)真空測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)真空度優(yōu)于1.0×10-1Pa后開(kāi)啟連通角閥和真空室連通并關(guān)停該機(jī)組。每隔一段時(shí)間分別記錄各真空計(jì)數(shù)據(jù)。以復(fù)合真空規(guī)管的測(cè)試值為基準(zhǔn)值,將被測(cè)真空測(cè)量系統(tǒng)上ZJ10型真空規(guī)管、ZJ27型真空規(guī)管的測(cè)試值和復(fù)合真空規(guī)管的測(cè)試值比較。真空度測(cè)量方法按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18443.2-2010“真空度測(cè)量”進(jìn)行;(2)冷罐、抽氣部分。接杜瓦瓶進(jìn)行液氮加注,并維持抽真空系統(tǒng),真空度測(cè)量試驗(yàn)方法同上;(3)冷罐、靜置部分,關(guān)閉抽真空閥門(mén)以隔斷真空室和抽真空系統(tǒng),真空度測(cè)量試驗(yàn)方法同上,靜置時(shí)間達(dá)24 h。

        4 試驗(yàn)結(jié)果及討論

        4.1 熱罐、抽氣部分下夾層真空度試驗(yàn)結(jié)果

        圖5是熱罐、抽氣狀態(tài)下原裝置真空測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)抽氣2 h真空室達(dá)到7.7×10-3Pa時(shí),原裝置上的兩支規(guī)管測(cè)試值均與真空室的測(cè)試值有較大的偏差。當(dāng)抽氣72 h真空室達(dá)到4.8×10-3Pa時(shí),原裝置上的ZJ10的測(cè)試值和復(fù)合規(guī)管的測(cè)試值偏差達(dá)到-16%,而ZJ27的測(cè)試值和復(fù)合規(guī)管的測(cè)試值偏差較大,達(dá)到129%。當(dāng)抽氣552 h真空室達(dá)到2.9×10-3Pa時(shí),原裝置上的兩支規(guī)管測(cè)試值均與真空室的測(cè)試值已基本接近。

        圖5 熱罐、抽氣狀態(tài)下原裝置真空測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果曲線Fig.5 Experiment results of the original vacuum measurement structure under the hot tank and pumping conditions

        圖6是熱罐、抽氣狀態(tài)下改進(jìn)裝置真空測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)抽氣2 h真空室達(dá)到4.7×10-3Pa時(shí),改進(jìn)裝置上的兩支規(guī)管測(cè)試值均比較接近真空室的測(cè)試值。當(dāng)抽氣336 h真空室達(dá)到2.8×10-3Pa時(shí),改進(jìn)裝置上的ZJ10比較接近真空室的測(cè)試值,而ZJ27的測(cè)試值則與真空室的測(cè)試值存在較大偏差,達(dá)到125%。當(dāng)抽氣456 h真空室達(dá)到2.9×10-3Pa時(shí),改進(jìn)裝置上的兩支規(guī)管測(cè)試值均比較接近真空室的測(cè)試值。

        圖6 熱罐、抽氣工況下改進(jìn)裝置真空測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果曲線Fig.6 Experiment results of the improved vacuum measurement structure under the hot tank and pumping conditions

        由于10-3Pa級(jí)別真空度屬于ZJ10和ZJ27兩型規(guī)管的有效測(cè)量范圍內(nèi),而改進(jìn)裝置的流導(dǎo)設(shè)計(jì)大于原裝置5倍多,因此該試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了真空測(cè)量流導(dǎo)大小對(duì)該裝置的真空測(cè)量有較大影響,流導(dǎo)大的測(cè)量裝置需要較短的抽氣時(shí)間,就能保證該裝置上規(guī)管的測(cè)量值有較大的精度。

        4.2 冷罐、抽氣狀態(tài)下夾層真空度試驗(yàn)結(jié)果

        圖7是冷罐、抽氣工況下原裝置真空測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果。圖8是冷罐、抽氣狀態(tài)下改進(jìn)裝置真空測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果。從中可以看出真空室內(nèi)真空度在冷罐初期有所波動(dòng),但隨著冷罐時(shí)間的增加,真空室內(nèi)真空度呈逐漸降低趨勢(shì)。

        在10-4Pa以上級(jí)別的真空測(cè)試中,ZJ10規(guī)管的測(cè)試值不論在原裝置還是改進(jìn)裝置上均與復(fù)合規(guī)管測(cè)試值有較大差別,真空度越高,偏差越大,說(shuō)明了ZJ10規(guī)管由于本身測(cè)量性能的原因而無(wú)法準(zhǔn)確反映10-4Pa以下級(jí)別的真空度。

        圖7 冷罐、抽氣狀態(tài)下原裝置真空測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果曲線Fig.7 Experiment results of the original vacuum measurement structure under the hot tank and pumping conditions

        圖8 冷罐、抽氣狀態(tài)下改進(jìn)裝置真空測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果曲線Fig.8 Experiment results of the improved vacuum measurement structure under the cold tank and pumping conditions

        從改進(jìn)裝置上ZJ27規(guī)管的測(cè)試值來(lái)看,在真空室內(nèi)真空度在10-4Pa級(jí)別時(shí),改進(jìn)裝置上的ZJ27測(cè)試值和復(fù)合規(guī)管的測(cè)試值比較接近,尤其在冷罐初期真空度波動(dòng)時(shí),改進(jìn)裝置的ZJ27均能及時(shí)、比較準(zhǔn)確的反映真空室內(nèi)真空度;而當(dāng)真空室內(nèi)真空度進(jìn)入10-5Pa級(jí)別時(shí),改進(jìn)裝置的ZJ27測(cè)試值和復(fù)合規(guī)管的測(cè)試值有較大偏差,真空度越高,偏差越大。從原裝置上ZJ27規(guī)管的測(cè)試值來(lái)看,在真空室內(nèi)真空度進(jìn)入10-4Pa及以上級(jí)別時(shí),原裝置上ZJ27的測(cè)試值均與復(fù)合規(guī)管的測(cè)試值有較大偏差,真空度越高,偏差越大。

        4.3 冷罐、靜置狀態(tài)下夾層真空度試驗(yàn)結(jié)果

        圖9是冷罐、靜置狀態(tài)下原裝置真空測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果。圖10是冷罐、靜置工況下改進(jìn)裝置真空測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果。

        圖9 冷罐、靜置狀態(tài)下原裝置真空測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果曲線Fig.9 Experiment results of the original vacuum measurement structure under the cold tank and standing conditions

        圖10 冷罐、靜置狀態(tài)下改進(jìn)裝置真空測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果曲線Fig.10 Experiment results of the improved vacuum measurement structure under the cold tank and standing conditions

        當(dāng)停止抽氣1 h時(shí),原裝置上的ZJ27的測(cè)試值和復(fù)合規(guī)管測(cè)試值的偏差達(dá)到212%,而改進(jìn)裝置上的ZJ27的測(cè)試值和復(fù)合規(guī)管測(cè)試值的偏差達(dá)到62%;當(dāng)停止抽氣4 h時(shí),原裝置上的ZJ27的測(cè)試值和復(fù)合規(guī)管測(cè)試值的偏差達(dá)到190%,而改進(jìn)裝置上的ZJ27的測(cè)試值和復(fù)合規(guī)管測(cè)試值的偏差達(dá)到38%;當(dāng)停止抽氣28 h時(shí),原裝置上的ZJ27的測(cè)試值和復(fù)合規(guī)管測(cè)試值的偏差達(dá)到75%,而改進(jìn)裝置上的ZJ27的測(cè)試值和復(fù)合規(guī)管測(cè)試值的偏差達(dá)到21%。說(shuō)明隨著停止抽氣時(shí)間的增加,原裝置和改進(jìn)裝置上ZJ27的測(cè)量值越接近于復(fù)合規(guī)管的測(cè)量值,但改進(jìn)裝置的靜置時(shí)間遠(yuǎn)短于原裝置。在10-4Pa級(jí)別的真空測(cè)量上,原裝置和新裝置上的ZJ10規(guī)管和復(fù)合規(guī)管的偏差都比較大。

        5 結(jié)論

        設(shè)計(jì)了兩種不同流導(dǎo)的真空測(cè)量裝置,模擬高真空多層絕熱低溫容器真空測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)際狀態(tài),測(cè)量這兩種裝置下的真空度進(jìn)行分析,得到結(jié)論:

        (1)真空測(cè)量裝置的流導(dǎo)大小對(duì)該裝置的真空測(cè)量有較大影響,流導(dǎo)大的測(cè)量裝置需要較短的抽氣時(shí)間就能保證該裝置上規(guī)管的測(cè)量值有較大的精度;

        (2)改進(jìn)型裝置上的ZJ27型真空規(guī)管在10-4~10-3Pa級(jí)真空度測(cè)量值和復(fù)合規(guī)管測(cè)量值偏差基本小于100%,而原裝置上的ZJ27型真空規(guī)管在10-4~10-3Pa級(jí)真空度測(cè)量值和復(fù)合規(guī)管測(cè)量值偏差基本在150%以上。該結(jié)果說(shuō)明在10-4~10-3Pa級(jí)真空下,流導(dǎo)較小的測(cè)量裝置對(duì)真空規(guī)管的測(cè)量結(jié)果影響較大,而反之亦然。

        參考文獻(xiàn):

        [1]謝高峰.高真空多層絕熱低溫容器完全真空喪失實(shí)驗(yàn)及傳熱機(jī)理研究[D].上海:上海交通大學(xué),2011:1-4.

        [2]姚小靜,趙路寧,韓偉,等.真空絕熱壓力容器定期檢驗(yàn)評(píng)定方法研究[J].低溫與特氣,2014,32(3):10-13.

        [3]詹家立.低溫絕熱壓力容器真空規(guī)管存在的問(wèn)題及解決措施[J].大科技,2014(12):318-319.

        [4]朱武,干蜀毅.真空測(cè)量與控制[M].安徽:合肥工業(yè)大學(xué)出版社,2008:107-112.

        [5]達(dá)道安.真空設(shè)計(jì)手冊(cè)(第3版)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2006:102-132.

        猜你喜歡
        測(cè)量
        測(cè)量重量,測(cè)量長(zhǎng)度……
        把握四個(gè)“三” 測(cè)量變簡(jiǎn)單
        滑動(dòng)摩擦力的測(cè)量和計(jì)算
        滑動(dòng)摩擦力的測(cè)量與計(jì)算
        測(cè)量的樂(lè)趣
        二十四節(jié)氣簡(jiǎn)易測(cè)量
        日出日落的觀察與測(cè)量
        滑動(dòng)摩擦力的測(cè)量與計(jì)算
        測(cè)量
        測(cè)量水的多少……
        亚洲三区在线观看内射后入| 亚洲精品岛国av一区二区| 久久少妇高潮免费观看| 男女发生关系视频网站| 日本免费a一区二区三区| 亚洲性av少妇中文字幕| 丝袜美腿人妻第一版主| 国产精品人成在线观看免费| 欧美成人午夜免费影院手机在线看| 97午夜理论片影院在线播放| 亚洲国产精品久久久久婷婷老年| 3344永久在线观看视频| 精品视频入口| 日韩毛片久久91| 国产黑色丝袜在线观看网站91| 亚洲精品成人一区二区三区| 国产三级a三级三级| 日本入室强伦姧bd在线观看| 国产99久久亚洲综合精品| 91国际视频| 青青草视全福视频在线| 男女性行为免费视频网站| 国语自产视频在线| 东北少妇不带套对白| 国产精品久久久| 热久久网站| 亚洲人成无码网站十八禁| 精品国产亚洲av久一区二区三区 | 国产高潮流白浆视频在线观看| 免费人成在线观看视频高潮| 亚洲中文字幕无码久久| 亚洲视频99| 少妇人妻中文字幕在线| 户外精品一区二区三区 | 亚洲av成熟国产精品一区二区| 久久久久人妻一区二区三区| 比比资源先锋影音网| 青青草针对华人超碰在线| 不卡av一区二区在线| 乱中年女人伦| 久热综合在线亚洲精品|