摘要(yào)：介紹電容式(shì)渦街流量計(ji)
的工作原理(li)及其在空間(jian)環境模拟設(shè)備液氮系統(tǒng)中的應用情(qing)況。
1概述
液氮(dàn)系統是空間(jiān)環境模拟設(she)備的一個主(zhu)要分系🈲統❄️。試(shì)驗時,它給真(zhen)空容器内的(de)熱沉輸送一(yi)定流量的過(guò)冷液氮,使其(qi)産生一個穩(wěn)定的低溫背(bèi)景。液氮系統(tǒng)的一個主要(yao)參數就是液(yè)氮的流🏃♀️量.
在(zài)我國現有的(de)大型空間環(huán)境模拟設備(bèi)如KM3、KM4中，其液氮(dan)系統都沒有(yǒu)安裝流量計(jì),給液氮系統(tǒng)運行狀況的(de)分析和😄系統(tong)的操作帶來(lái)了一定的困(kun)難.在液氮系(xì)統中也曾使(shǐ)用過
孔闆式(shi)流量計
和
渦(wō)輪流量計
,但(dàn)由于在液氮(dàn)系統的啓動(dong)過程中,流體(tǐ)狀态較複雜(zá),有液相、氣相(xiàng)或氣液兩相(xiàng),使得上述兩(liang)種流量計🌈都(dou)不能進行正(zheng)常工作,甚🐪至(zhi)使流量計損(sǔn)壞。
爲了正确(que)方便地測量(liang)液氮的流量(liàng),所選擇的流(liú)量計必須同(tong)💋時滿足兩個(ge)主要條件:耐(nai)低溫(-200C);耐氣體(ti)沖擊.在KM3液氮(dan)系統中進行(hang)文丘利管試(shi)驗時，采用了(le)德⭕國E+H公司生(shēng)産的電容式(shi)渦街流量計(jì)(SWINGWIRLII),取得了比較(jiào)滿意的試驗(yan)結果。本文‼️将(jiang)詳細介🐇紹該(gai)流量計的工(gong)作💁原理及其(qí)在試驗中的(de)應用情況。
2電(diàn)容式渦街流(liu)計的工作原(yuán)理
電容式渦(wo)街流量計,可(kě)用來正确測(cè)量封閉管道(dao)中氣體🈲或液(yè)體的流量,如(ru)圖1所示。其最(zuì)大優點是沒(mei)有運動部件(jian).測量時,管道(dào)中的流體從(cóng)三角形擋體(tǐ)(旋渦發生體(tǐ))的正面流過(guò),在該發生體(tǐ)後🏃🏻♂️面兩側周(zhōu)期性形成--系(xi)✉️列的旋渦，并(bing)交替分🛀離開(kāi)來,依次向下(xia)遊☁️流去，如圖(tu)2所示。當雷諾(nuo)數Re大于3800時,旋(xuán)渦的分離頻(pín)率與管道中(zhōng)流體的平均(jun)流速成正比(bǐ)。圓柱形差動(dòng)開關電容(DSC)檢(jian)測元件位于(yú)旋渦發生體(tǐ)的圓孔之中(zhong).由旋渦分離(lí)引起的壓力(lì)脈沖,通過發(fa)生體兩側橫(heng)孔傳到檢測(cè)🙇🏻元件.上，使檢(jiǎn)測元件産生(sheng)微量的偏移(yi),并在其内部(bù)産生相㊙️應的(de)電🆚容變化.即(jí)把檢測元件(jian)檢測到的旋(xuán)渦壓力脈沖(chòng)轉換🤟成電脈(mò)沖,然後經前(qián)置👣放大器處(chù)理成爲直流(liu)4~20mA矩形脈沖信(xin)号.再通過二(èr)次儀表将檢(jiǎn)🔱測到的脈沖(chòng)信号換算成(chéng)瞬🎯時流量值(zhí)或🔞累積流量(liàng)值.
3電容(rong)式渦街流量(liàng)計的應用
電(diàn)容式渦街流(liu)量計的工作(zuo)溫度範圍寬(kuan)(-200~+400℃),測量範圍大(dà)(液體:0.3~2300m/h).而且由(yóu)于沒有運動(dong)部件,所以不(bu)怕氣體沖擊(ji).在😍規定的範(fan)圍内,測量不(bu)受介質的壓(ya)力溫度、密度(du)和導電率等(děng)🧑🏾🤝🧑🏼因素的🔞影響(xiang).根❌據這種📱流(liú)量計的特點(dian)，我們作了第(dì)-次嘗試,将它(ta)應用于對大(da)☂️型空間環境(jìng)模拟設備液(ye)氮系統中液(ye)氮流量的測(ce)量.
當在KM3空間(jian)環境模拟設(shè)備的液氮系(xì)統中進行文(wén)丘利管🔴試驗(yan)時,由于需要(yào)液氮流量這(zhè)個參數來對(dui)試驗結果進(jìn)💔行分析.所以(yi)我們在液氮(dàn)泉的出口處(chu)安⭐裝了一台(tái)電容式渦街(jie)流量計,并配(pei)備了一台數(shu)顯二次儀表(biao).試驗時,從該(gāi)流量計測得(de)的數據是令(ling)人滿意的,給(gei)液氮系統運(yun)行狀況的分(fen)析及操作提(tí)供了可靠依(yi)據‼️、下面列舉(ju)試驗中的幾(jǐ)種情況:
a.液氮(dàn)系統預冷時(shi),由于管内存(cún)在氣液兩相(xiang),所以流量計(ji)測得的數據(ju)不穩定,但可(ke)以定性地說(shuo)明有一定量(liang)🎯的液氮流👄過(guo).
b.當液氮系統(tong)完成預冷,啓(qǐ)動液氮泵時(shi),由于有時預(yù)冷🏃不充🈲分,産(chǎn)👨❤️👨生了氣堵。雖(sui)然液氮泵運(yun)轉,系統的壓(yā)力升高,但液(yè)氮🌈并不流動(dòng),隻能停機重(zhong)新預冷.以前(qian)隻能憑經驗(yan)來判斷這種(zhong)情況,安裝了(le)渦街流量計(jì)後,從流量🐆計(ji)上可以清楚(chu)的看到，此時(shi)的讀數爲零(líng)。如果液氮泵(bèng)正常啓動後(hou),流量計的讀(dú)數快速增大(da)🧑🏽🤝🧑🏻,并達到一穩(wen)定值時,則證(zheng)明系統啓動(dong)成功.
c.試驗過(guo)程中,我們還(hái)做了通過改(gǎi)變系統的壓(ya)力來觀測流(liú)量變化的測(cè)試工作。當液(ye)氮系統的壓(yā)力不低于其(qi)飽和蒸⭐汽壓(ya)力時,降低或(huo)升高系統的(de)壓力,泵的揚(yang)程不變,流量(liàng)也不改變。此(cǐ)時測❤️得的流(liu)量值爲16m³/n,與泵(bèng)的額定流量(liàng)值相等。當壓(ya)力低于其對(dui)應飽‼️和蒸汽(qi)壓時液氮泵(bèng)出現氣蝕現(xiàn)象,流量降低(dī),試驗測得的(de)流量值爲8m³/h,這(zhe)種結果與理(lǐ)論上是完全(quan)符合的.
4結論(lun)
電容式渦街(jiē)流量計用于(yu)對空間環模(mó)設備中液氨(ān)流量的測量(liang)在國内還是(shi)首次.試驗結(jié)果表明該流(liu)量計能正确(que)地測量液氮(dan)系統的流量(liang),反映出液氮(dàn)系統的運行(háng)狀況,因此給(gěi)液氮系統的(de)操作提供了(le)可靠的依據(jù)。而且其安裝(zhuang)簡便💋,壓力損(sun)失🏃🏻♂️小,非常适(shi)用于大型空(kōng)間環境模拟(nǐ)設備中液氮(dan)系統的流量(liang)測量.
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