摘要(yào)：介紹電容(rong)式渦街流(liú)量計 的工(gōng)作原理及(ji)其在空間(jian)環境模拟(ni)設備液氮(dàn)系統中的(de)應用情況(kuang)。
1概述
　　液氮(dan)系統是空(kōng)間環境模(mo)拟設備的(de)一個主要(yao)分系🈚統。試(shi)驗時,它給(gei)真空容器(qi)内的熱沉(chen)輸送一定(dìng)流量的過(guò)⭐冷液氮,使(shi)其産生一(yi)個穩定的(de)低溫背景(jǐng)。液氮系統(tong)的🌈一個主(zhǔ)要參數就(jiu)是液💃🏻氮的(de)流量.
　　在我(wo)國現有的(de)大型空間(jian)環境模拟(ni)設備如KM3、KM4中(zhōng)，其液氮系(xì)統都沒🔆有(yǒu)安裝流量(liàng)計,給液氮(dan)系統運行(hang)狀況⛹🏻‍♀️的分(fèn)析和系統(tong)的操作帶(dài)來了一定(ding)的困難.在(zài)液氮系統(tong)中也曾使(shǐ)用過 孔闆(pǎn)式流量計(jì) 和 渦輪流(liu)量計 ,但由(yóu)于在液氮(dàn)系統的啓(qǐ)動過程中(zhong),流體狀态(tai)較複雜,有(you)液相🈲、氣相(xiang)或氣液兩(liang)相,使得上(shàng)述兩種流(liú)量計都不(bú)能進行正(zhèng)常工作,甚(shen)至使流量(liang)計損壞。
　　爲(wèi)了正确方(fang)便地測量(liàng)液氮的流(liu)量,所選擇(ze)的流量計(jì)必須同😄時(shí)滿足兩個(ge)主要條件(jian):耐低溫(-200C);耐(nài)氣體沖擊(jī).在KM3液氮系(xi)統中進行(hang)文丘利管(guan)試驗時，采(cai)用了德國(guo)E+H公司生産(chan)的電容式(shi)💚渦街流量(liàng)計(SWINGWIRLII),取得了(le)比較滿🔴意(yì)的試驗結(jie)果。本文将(jiang)詳細介紹(shào)該流量計(ji)的工作🔞原(yuan)理及其在(zai)試驗中的(de)應用情況(kuang)。
2電容式渦(wō)街流計的(de)工作原理(li)
　　電容式渦(wō)街流量計(ji),可用來正(zheng)确測量封(fēng)閉管道中(zhong)氣♈體或液(ye)⛹🏻‍♀️體的流量(liàng),如圖1所示(shi)。其最大優(you)點是沒有(yǒu)運動部件(jiàn).測量♊時,管(guan)道中的流(liu)體從三角(jiao)形擋體(旋(xuan)渦發生🙇🏻體(tǐ))的正面流(liú)過,在該發(fā)生體後面(mian)兩側周期(qi)性形成--系(xi)列的旋渦(wo)，并交替分(fèn)離開來,依(yī)次向下遊(yóu)流去，如圖(tu)2所示。當雷(lei)諾數Re大于(yu)3800時,旋渦🏃‍♂️的(de)分離頻率(lǜ)與管道中(zhong)流🥵體的平(ping)均流速成(chéng)正比。圓柱(zhu)形差❄️動開(kāi)🥵關電容(DSC)檢(jiǎn)測元件位(wèi)于旋🔞渦發(fā)生體的圓(yuan)孔之中.由(you)旋✊渦分離(lí)引起的壓(ya)力脈沖,通(tōng)過發生體(ti)兩側橫孔(kǒng)傳到檢測(ce)元件.上，使(shi)檢測元件(jian)産生微量(liàng)的偏移,并(bìng)在其内部(bù)産生相應(ying)的電容變(biàn)化.即把檢(jian)測元件檢(jiǎn)測到的旋(xuán)渦壓力脈(mo)沖轉換成(cheng)電脈沖,然(ran)後經前置(zhì)放大器處(chù)理成爲直(zhí)流4~20mA矩形脈(mò)沖信号.再(zai)通過二次(ci)💞儀表将檢(jian)測到的脈(mo)沖信号換(huàn)算成瞬時(shi)流量值或(huo)累積流量(liàng)值.
 
3電容式(shì)渦街流量(liàng)計的應用(yong)
　　電容式渦(wo)街流量計(ji)的工作溫(wen)度範圍寬(kuān)(-200~+400℃),測量範圍(wéi)大(液♻️體:0.3~2300m/h).而(er)且由于沒(mei)有運動部(bu)件,所以不(bú)怕氣體沖(chòng)擊.在規定(dìng)的範圍内(nèi),測量不受(shòu)介質的壓(ya)力溫度、密(mi)度和導電(diàn)率等因素(su)的影響.根(gēn)據這種流(liu)量計的特(tè)點，我們作(zuo)了第-次嘗(cháng)試,将它應(yīng)♊用于對大(dà)型空間環(huán)境模拟設(shè)備液氮系(xi)統中液氮(dàn)流量的測(ce)量.
　　當在KM3空(kong)間環境模(mo)拟設備的(de)液氮系統(tǒng)中進行文(wén)丘利管試(shi)驗🌈時,由于(yu)需要液氮(dan)流量這個(gè)參數來對(duì)試驗結💃果(guǒ)進✊行分析(xi).所以我們(men)在液氮泉(quán)的出口處(chu)安裝了一(yi)台電容式(shì)渦街流量(liàng)計,并配備(bei)了一台數(shu)顯二次儀(yi)表.試驗時(shi),從該流量(liàng)計測得的(de)數據是令(ling)人滿意的(de),給液氮系(xì)統運行狀(zhuàng)況的分析(xi)及操作提(tí)供🈲了可靠(kào)依據、下面(mian)列舉試驗(yan)中的幾種(zhǒng)情況:
a.液氮(dàn)系統預冷(leng)時,由于管(guan)内存在氣(qì)液兩相,所(suo)以流量計(jì)測🔞得的數(shu)據不穩定(dìng),但可以定(ding)性地說明(ming)有一定量(liang)的液氮流(liú)🐪過.
b.當液氮(dàn)系統完成(chéng)預冷,啓動(dong)液氮泵時(shi),由于有時(shi)預冷✔️不充(chōng)分,産生了(le)氣堵。雖然(rán)液氮泵運(yùn)轉,系統的(de)壓力升高(gao),但液氮并(bìng)不✉️流動,隻(zhi)能停機重(zhòng)新預冷.以(yi)前隻能憑(ping)經驗來判(pàn)斷這🔞種情(qíng)況,安裝了(le)渦街流量(liang)計後,從流(liú)量計上可(ke)以🥵清楚的(de)看到，此時(shí)的讀數爲(wei)零。如果液(yè)氮泵正常(cháng)啓動後,流(liu)量計的讀(dú)數快速增(zēng)大,并達到(dao)一穩定值(zhi)時,則證明(ming)系統啓動(dong)成功.
c.試驗(yan)過程中,我(wǒ)們還做了(le)通過改變(bian)系統的壓(ya)力來📐觀🔴測(ce)流🈲量變化(hua)的測試工(gong)作。當液氮(dan)系統的壓(ya)力不💃🏻低于(yu)🔴其飽和蒸(zheng)汽壓力時(shi)🏃‍♂️,降低或升(sheng)高系統的(de)壓力,泵的(de)揚程不變(biàn),流量也不(bú)改變⛱️。此時(shí)測得的流(liu)量值爲16m³/n,與(yǔ)泵的🚶‍♀️額定(dìng)流量值相(xiang)等。當壓力(li)低于其對(dui)應飽🈲和蒸(zhēng)汽壓時液(ye)氮泵出現(xiàn)氣蝕現象(xiang),流量降低(dī),試驗測得(de)的流量值(zhi)🍓爲8m³/h,這種結(jie)果與理論(lun)上是完全(quán)😘符合的.
4結(jie)論
　　電容式(shì)渦街流量(liàng)計用于對(dui)空間環模(mó)設備中液(yè)氨😘流量的(de)測㊙️量在國(guó)内還是首(shǒu)次.試驗結(jie)果表明該(gāi)流量計能(neng)正确地測(ce)量液氮系(xi)統的流量(liang),反映出液(yè)氮系統的(de)運行狀況(kuang),因此給液(ye)氮系統的(de)操作提供(gòng)了可靠的(de)依據。而且(qie)其安裝簡(jian)便,壓力損(sun)失小,非常(chang)适用于大(da)型空間環(huan)境模拟設(shè)備中液氮(dàn)系統的流(liú)量🔞測量.

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