摘要：介(jiè)紹電容式渦街流(liu)量計
的工作原理(lǐ)及其在空間環境(jìng)模拟設備液氮系(xi)統中😄的應用情況(kuàng)。
1概述
液氮系統是(shì)空間環境模拟設(she)備的一個主要分(fen)系統。試驗🈲時⭐,它給(gěi)真空容器内的熱(rè)沉輸送一定流量(liàng)的過冷液氮,使其(qi)産🙇🏻生一個穩定的(de)低溫背景。液氮系(xì)統的一個主要參(cān)數就是液氮的流(liú)量.
在我國現有的(de)大型空間環境模(mo)拟設備如KM3、KM4中，其液(yè)氮系統都😄沒有安(ān)裝流量計,給液氮(dàn)系統運行狀況的(de)分析和系統🚶♀️的操(cāo)作帶來了一定的(de)困難.在液氮系統(tong)中也曾使用過
孔(kong)闆式流量計
和
渦(wō)輪流量計
,但由于(yú)在液氮系統的啓(qǐ)動過程中,流體狀(zhuàng)态較複雜,有♻️液相(xiang)、氣相或氣液兩相(xiàng),使得上述兩種流(liu)量計都不能進行(háng)正常工作,甚至使(shi)流量計損壞。
爲了(le)正确方便地測量(liang)液氮的流量,所選(xuan)擇的流量計必須(xu)同時滿足兩個主(zhǔ)要條件:耐低溫(-200C);耐(nai)氣體沖擊.在💘KM3液氮(dan)系統中進行文丘(qiū)利管試驗時，采用(yòng)了德國E+H公司生産(chǎn)的電容式渦街流(liu)量計(SWINGWIRLII),取得了比較(jiào)滿🔞意的試驗結果(guo)。本文将詳細介㊙️紹(shào)該流量計的工作(zuò)原理及其在試驗(yan)中的應用情況。
2電(dian)容式渦街流計的(de)工作原理
電容式(shi)渦街流量計,可用(yong)來正确測量封閉(bì)管道中氣體👄或液(ye)體🔞的流量,如圖1所(suo)示。其最大優點是(shi)沒有運動部件.測(ce)量時,管道中的流(liú)體從三角形擋體(ti)(旋渦發生體)的正(zhèng)🌈面流過,在該發🐇生(sheng)體後🔞面兩側周期(qi)🌐性形成--系🌍列的旋(xuán)渦，并交替分離開(kāi)來,依❗次向下遊流(liú)去，如圖2所示。當雷(léi)諾數Re大于3800時,旋渦(wo)的分離頻率👨❤️👨與管(guǎn)道中流體☀️的平均(jun1)流速成正比。圓柱(zhù)形差🚩動開關電容(rong)(DSC)檢測元件位于旋(xuan)渦發生體的圓孔(kong)之中.由旋渦分離(lí)引起的壓力脈沖(chòng),通過發生體兩側(ce)橫孔傳到檢測元(yuán)件.上，使檢測元件(jiàn)産生微量的偏移(yí),并🛀在其内部産生(shēng)相應的電容變化(hua).即把檢🌐測元件檢(jiǎn)測到的旋渦㊙️壓力(li)脈沖轉🐕換成電脈(mò)沖,然後經前置🙇🏻放(fàng)大器處理成爲直(zhí)流4~20mA矩形脈沖信号(hao).再通過二次儀表(biǎo)将檢❄️測到的脈沖(chong)信号換算成瞬時(shí)💃🏻流量值或❌累積流(liu)量值.
3電容式渦街流量(liàng)計的應用
電容式(shì)渦街流量計的工(gong)作溫度範圍寬(-200~+400℃),測(cè)量範圍大(液💃🏻體:0.3~2300m/h).而(ér)且由于沒有運動(dòng)部件,所以不怕氣(qi)體沖擊.在規定㊙️的(de)範🐇圍内,測量不受(shòu)介質的壓力溫度(du)、密度和導電率等(děng)因素的影響.根據(ju)這種流量計的特(tè)點，我們作了第-次(ci)嘗試,将它應🆚用于(yu)對大型空間環🙇♀️境(jìng)模拟設備液氮系(xi)統中液氮流量的(de)測量.
當在KM3空間環(huan)境模拟設備的液(ye)氮系統中進行文(wén)丘利管試驗時🈲,由(you)于需要液氮流量(liang)這個參數來對試(shi)🛀🏻驗結🌐果進行分析(xī).所以我們在液氮(dàn)泉的出口處安裝(zhuang)了一⭕台電容式渦(wō)街🤞流量計,并配備(bèi)了一台數顯二次(ci)儀表.試驗時,從該(gai)流量計測得的數(shu)據是令人滿意的(de),給液🌂氮系統運行(hang)狀況的分析🈲及操(cao)作提供⛹🏻♀️了可靠依(yī)據🐆、下面列舉試驗(yàn)中的幾種情況:
a.液(ye)氮系統預冷時,由(you)于管内存在氣液(ye)兩相,所以流💋量計(ji)測👈得的數據不穩(wěn)定,但可以定性地(dì)說明有一定量的(de)液氮流過.
b.當液氮(dàn)系統完成預冷,啓(qi)動液氮泵時,由于(yú)有時預♌冷不🐉充分(fèn)🚶♀️,産生了氣堵。雖然(rán)液氮泵運轉,系統(tong)的壓力升🛀高,但㊙️液(yè)氮并不流動,隻能(néng)停機重新預冷.以(yǐ)前隻能憑經驗來(lái)判斷這種情況🚶♀️,安(ān)裝了⭕渦街流量計(ji)後,從流量計上可(ke)以清楚的看到，此(ci)時的讀數爲零。如(ru)果液氮泵🤟正常啓(qǐ)動後,流量計的讀(du)數快速增大,并達(dá)到一穩定值時,則(zé)證明系統啓動成(chéng)功.
c.試驗過程中,我(wo)們還做了通過改(gǎi)變系統的壓力來(lái)觀測流量變化的(de)測試工作。當液氮(dàn)系統的壓力不低(dī)于其飽和蒸汽壓(ya)力時,降低或升高(gāo)系統的壓力㊙️,泵的(de)揚程不變,流量也(yě)不改變。此時測㊙️得(de)的流量值爲16m³/n,與泵(bèng)的額定流量值相(xiang)等。當壓力低于其(qí)對應飽和蒸汽壓(yā)時🌏液氮泵出現氣(qì)蝕現象,流量降低(dī),試驗測得的流量(liang)值🈲爲8m³/h,這種結果與(yu)理論上是完全📱符(fú)合的.
4結論
電容式(shi)渦街流量計用于(yu)對空間環模設備(bei)中液氨流量的測(cè)🐅量在國内還是首(shou)次.試驗結果表明(míng)該流量計能正确(què)地測量液氮👉系統(tong)的流量,反映出液(ye)氮系統的運行狀(zhuang)況,因此給液氮系(xì)統的操作提供了(le)可靠的依據。而且(qiě)其🎯安裝簡便,壓力(li)損失🛀🏻小,非常适✉️用(yong)于大型空間環境(jing)模拟設備中液氮(dàn)❤️系統的流量🌈測量(liang).
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