摘要：介(jie)紹電容(rong)式渦街(jie)流量計(ji) 的工作(zuo)原理及(ji)其在空(kong)間環境(jing)模拟設(she)備液氮(dan)系統中(zhong)💃的應用(yong)情況。
1概(gai)述
　　液氮(dan)系統是(shi)空間環(huan)境模拟(ni)設備的(de)一個主(zhu)要分系(xi)統🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。試💛驗(yan)時,它給(gei)真空容(rong)器内的(de)熱沉輸(shu)送一定(ding)流量的(de)過🐇冷液(ye)氮,使其(qi)産♈生一(yi)個穩定(ding)的低溫(wen)背景。液(ye)氮系統(tong)的🏒一個(ge)主要參(can)數就是(shi)液氮的(de)流🏃量.
　　在(zai)我國現(xian)有的大(da)型空間(jian)環境模(mo)拟設備(bei)如KM3、KM4中，其(qi)液氮系(xi)統都沒(mei)有安裝(zhuang)流量計(ji),給液氮(dan)系統運(yun)行狀況(kuang)👄的分析(xi)和系統(tong)的操⭐作(zuo)帶來了(le)一定的(de)困難.在(zai)液氮系(xi)統中也(ye)曾使用(yong)過 孔闆(pan)式流量(liang)計 和 渦(wo)輪流量(liang)計 ,但由(you)于在液(ye)氮系統(tong)的啓動(dong)過程中(zhong),流體狀(zhuang)态較複(fu)雜,有液(ye)相、氣相(xiang)或氣液(ye)兩相,使(shi)得上述(shu)兩種流(liu)量計都(dou)不⛹🏻‍♀️能進(jin)行正常(chang)工♊作,甚(shen)至使流(liu)量計損(sun)壞。
　　爲了(le)正确方(fang)便地測(ce)量液氮(dan)的流量(liang),所選擇(ze)的流量(liang)計🚩必🌐須(xu)同🔱時滿(man)足兩個(ge)主要條(tiao)件:耐低(di)溫(-200C);耐氣(qi)體沖擊(ji).在KM3液氮(dan)系統中(zhong)進行文(wen)☀️丘利管(guan)試驗時(shi)，采用了(le)德國E+H公(gong)司生産(chan)的🌏電容(rong)式渦街(jie)流量計(ji)(SWINGWIRLII),取得了(le)比較滿(man)意的試(shi)驗結果(guo)。本文☔将(jiang)詳細介(jie)紹該流(liu)量計的(de)工作原(yuan)理及其(qi)在試驗(yan)中的應(ying)用情況(kuang)。
2電容式(shi)渦街流(liu)計的工(gong)作原理(li)
　　電容式(shi)渦街流(liu)量計,可(ke)用來正(zheng)确測量(liang)封閉管(guan)道中氣(qi)💚體或液(ye)體的流(liu)量,如圖(tu)1所示。其(qi)最大優(you)點是沒(mei)有運動(dong)🐕部件.測(ce)量時,管(guan)道中的(de)流體從(cong)三角形(xing)擋體(旋(xuan)渦發生(sheng)體)的正(zheng)面流過(guo)🐉,在該發(fa)生體後(hou)面兩側(ce)周期性(xing)形成--系(xi)列的旋(xuan)渦，并交(jiao)替分🐅離(li)開來,依(yi)次向下(xia)遊流去(qu)，如圖2所(suo)示。當雷(lei)諾數Re大(da)于3800時,旋(xuan)渦✨的分(fen)離頻率(lü)與管道(dao)中流體(ti)的平均(jun)流速成(cheng)正比。圓(yuan)柱形差(cha)動開關(guan)電容(DSC)檢(jian)測元件(jian)位于旋(xuan)渦發生(sheng)體的圓(yuan)孔之中(zhong).由旋渦(wo)分離引(yin)起的壓(ya)😘力脈沖(chong),通過發(fa)生體💞兩(liang)側橫孔(kong)傳到檢(jian)測元件(jian).上，使檢(jian)測元件(jian)産生微(wei)量的偏(pian)🌏移,并👄在(zai)其内部(bu)産生相(xiang)應的電(dian)❗容變化(hua).即把檢(jian)測元件(jian)檢測到(dao)的旋渦(wo)壓力脈(mo)沖轉換(huan)成電脈(mo)沖,然後(hou)經前置(zhi)放大❤️器(qi)處理成(cheng)爲直流(liu)4~20mA矩形脈(mo)沖信号(hao).再通過(guo)二次✏️儀(yi)表将檢(jian)測到的(de)脈沖信(xin)号換算(suan)成瞬時(shi)流量值(zhi)或累積(ji)流量值(zhi).
 
3電容式(shi)渦街流(liu)量計的(de)應用
　　電(dian)容式渦(wo)街流量(liang)計的工(gong)作溫度(du)範圍寬(kuan)(-200~+400℃),測量範(fan)圍大💛(液(ye)體:0.3~2300m/h).而且(qie)由于沒(mei)有運動(dong)部件,所(suo)以不怕(pa)氣體沖(chong)擊.在規(gui)定👉的範(fan)圍内,測(ce)量不受(shou)介質的(de)壓力溫(wen)度、密度(du)和導電(dian)率等因(yin)素的影(ying)響.根據(ju)這種流(liu)量計的(de)特點，我(wo)們作了(le)第-次嘗(chang)試,将它(ta)應⛱️用于(yu)對大型(xing)空間環(huan)境模拟(ni)設備🔞液(ye)氮系統(tong)中液氮(dan)流量的(de)🌈測量.
　　當(dang)在KM3空間(jian)環境模(mo)拟設備(bei)的液氮(dan)系統中(zhong)進行文(wen)丘利管(guan)試驗時(shi),由于需(xu)要液氮(dan)流量這(zhe)個參數(shu)來對試(shi)驗結果(guo)進行分(fen)析.所以(yi)我們在(zai)液氮泉(quan)的出口(kou)處安裝(zhuang)了一台(tai)電容式(shi)渦街流(liu)量計,并(bing)配備了(le)一台數(shu)顯二次(ci)儀表.試(shi)驗時,從(cong)該流量(liang)計測得(de)的數據(ju)是令人(ren)滿意的(de),給液📐氮(dan)系統運(yun)行狀況(kuang)的分析(xi)及操作(zuo)提供了(le)可靠依(yi)據、下面(mian)列舉試(shi)驗中的(de)幾種情(qing)況:
a.液氮(dan)系統預(yu)冷時,由(you)于管内(nei)存在氣(qi)液兩相(xiang),所以流(liu)量❓計測(ce)得的數(shu)據不穩(wen)定,但可(ke)以定性(xing)地說明(ming)有一♍定(ding)量的液(ye)氮流過(guo).
b.當液氮(dan)系統完(wan)成預冷(leng),啓動液(ye)氮泵時(shi),由于有(you)時預冷(leng)不❌充分(fen),産🍉生了(le)氣堵。雖(sui)然液氮(dan)泵運轉(zhuan),系統的(de)壓✔️力升(sheng)高,但液(ye)氮并不(bu)流動😍,隻(zhi)能停機(ji)重新預(yu)冷.以前(qian)隻能憑(ping)經驗來(lai)判斷這(zhe)種情況(kuang),安裝了(le)渦街流(liu)量計後(hou),從流量(liang)計上可(ke)以清楚(chu)的看到(dao)，此時的(de)讀數爲(wei)零。如果(guo)液氮泵(beng)正常啓(qi)動後,流(liu)量計的(de)讀數快(kuai)速增大(da)❄️,并達到(dao)一穩定(ding)值時,則(ze)證明系(xi)統啓動(dong)成功.
c.試(shi)驗過程(cheng)中,我們(men)還做了(le)通過改(gai)變系統(tong)的壓力(li)來觀測(ce)流量變(bian)化的測(ce)試工作(zuo)。當液氮(dan)系統的(de)壓力不(bu)低于其(qi)飽和蒸(zheng)汽壓力(li)時,降低(di)或升高(gao)系統的(de)壓力,泵(beng)的揚程(cheng)不變,流(liu)量也不(bu)改變。此(ci)時測☂️得(de)的流量(liang)值爲16m³/n,與(yu)泵的額(e)定流量(liang)⁉️值相等(deng)。當🏒壓力(li)低于其(qi)對應飽(bao)和蒸汽(qi)壓時液(ye)氮泵出(chu)現氣蝕(shi)現象,流(liu)量降低(di),試驗測(ce)得的流(liu)量值爲(wei)8m³/h,這種結(jie)果與理(li)論上是(shi)完全符(fu)合的.
4結(jie)論
　　電容(rong)式渦街(jie)流量計(ji)用于對(dui)空間環(huan)模設備(bei)中液氨(an)流量的(de)測量在(zai)國内還(hai)是首次(ci).試驗結(jie)果表明(ming)該流量(liang)計能正(zheng)确地測(ce)量液氮(dan)系統的(de)流量,反(fan)映出液(ye)氮系統(tong)的運行(hang)狀況,因(yin)此💋給液(ye)氮系統(tong)的操作(zuo)提供了(le)可靠的(de)依據。而(er)且其安(an)裝簡便(bian)✨,壓力損(sun)失小,非(fei)常适📐用(yong)于大型(xing)空間環(huan)境模拟(ni)設備中(zhong)液氮系(xi)統的流(liu)量測量(liang).

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