摘要(yao)：介紹(shao)電容(rong)式渦(wo)街流(liu)量計(ji) 的工(gong)作原(yuan)理及(ji)其在(zai)空間(jian)環境(jing)模拟(ni)設備(bei)液氮(dan)系統(tong)中的(de)應用(yong)情況(kuang)。
1概述(shu)
　　液氮(dan)系統(tong)是空(kong)間環(huan)境模(mo)拟設(she)備的(de)一個(ge)主要(yao)分系(xi)統。試(shi)驗時(shi),它給(gei)真空(kong)容器(qi)内的(de)熱沉(chen)輸送(song)一定(ding)流量(liang)的過(guo)冷液(ye)氮,使(shi)其産(chan)生一(yi)個穩(wen)定的(de)低溫(wen)背景(jing)。液氮(dan)系統(tong)的☀️一(yi)個主(zhu)要參(can)數就(jiu)是液(ye)氮的(de)流量(liang).
　　在我(wo)國現(xian)有的(de)大型(xing)空間(jian)環境(jing)模拟(ni)設備(bei)如KM3、KM4中(zhong)，其液(ye)氮🌈系(xi)統都(dou)沒有(you)安裝(zhuang)流量(liang)計,給(gei)液氮(dan)系統(tong)運行(hang)狀況(kuang)的分(fen)析和(he)系統(tong)的操(cao)作帶(dai)來了(le)一定(ding)的困(kun)難.在(zai)液氮(dan)系統(tong)中也(ye)曾使(shi)用過(guo) 孔闆(pan)式流(liu)量計(ji) 和 渦(wo)輪流(liu)量計(ji) ,但由(you)于在(zai)液氮(dan)系統(tong)的啓(qi)動過(guo)程中(zhong),流體(ti)狀态(tai)較複(fu)雜,有(you)液相(xiang)🔴、氣相(xiang)或氣(qi)液兩(liang)相,使(shi)得上(shang)述兩(liang)種流(liu)量計(ji)都不(bu)能進(jin)行正(zheng)常工(gong)作,甚(shen)✨至使(shi)流量(liang)計損(sun)壞。
　　爲(wei)了正(zheng)确方(fang)便地(di)測量(liang)液氮(dan)的流(liu)量,所(suo)選擇(ze)的流(liu)量計(ji)必須(xu)同時(shi)滿足(zu)兩個(ge)主要(yao)條件(jian):耐低(di)溫(-200C);耐(nai)氣體(ti)沖擊(ji).在KM3液(ye)氮系(xi)統中(zhong)進🌏行(hang)文🙇🏻丘(qiu)利管(guan)試驗(yan)時，采(cai)用了(le)德💋國(guo)E+H公司(si)生産(chan)的電(dian)容式(shi)渦街(jie)流量(liang)計(SWINGWIRLII),取(qu)🔆得了(le)比較(jiao)滿意(yi)的試(shi)驗⭐結(jie)果。本(ben)文将(jiang)詳細(xi)介🔆紹(shao)該流(liu)量計(ji)的工(gong)作原(yuan)理及(ji)其在(zai)試驗(yan)中的(de)應用(yong)情況(kuang)。
2電容(rong)式渦(wo)街流(liu)計的(de)工作(zuo)原理(li)
　　電容(rong)式渦(wo)街流(liu)量計(ji),可用(yong)來正(zheng)确測(ce)量封(feng)閉管(guan)道中(zhong)氣體(ti)或液(ye)體✔️的(de)流量(liang),如圖(tu)1所示(shi)。其最(zui)大優(you)點是(shi)沒有(you)運動(dong)部件(jian).測量(liang)時,管(guan)道中(zhong)的流(liu)體從(cong)三角(jiao)形擋(dang)體(旋(xuan)渦發(fa)生體(ti))的正(zheng)面流(liu)過,在(zai)該發(fa)生體(ti)後📧面(mian)兩側(ce)周期(qi)性形(xing)成--系(xi)列的(de)旋渦(wo)☀️，并交(jiao)替分(fen)離開(kai)來,依(yi)次向(xiang)下遊(you)流去(qu)，如圖(tu)2所示(shi)。當雷(lei)諾數(shu)Re大于(yu)3800時,旋(xuan)渦的(de)分離(li)頻率(lü)與管(guan)道中(zhong)流體(ti)的平(ping)均流(liu)速成(cheng)正比(bi)。圓柱(zhu)形差(cha)動開(kai)關電(dian)容(DSC)檢(jian)測元(yuan)件位(wei)于旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)的圓(yuan)孔之(zhi)中.由(you)旋渦(wo)分離(li)引起(qi)的壓(ya)💰力脈(mo)沖,通(tong)過發(fa)生體(ti)兩側(ce)橫孔(kong)傳到(dao)檢測(ce)元件(jian).上，使(shi)檢測(ce)元件(jian)㊙️産生(sheng)微量(liang)的偏(pian)移,并(bing)在其(qi)内部(bu)産生(sheng)相應(ying)的電(dian)容變(bian)化.即(ji)把檢(jian)測元(yuan)件檢(jian)測到(dao)的旋(xuan)渦🙇🏻壓(ya)力脈(mo)沖轉(zhuan)換成(cheng)電脈(mo)沖,然(ran)後經(jing)前置(zhi)📞放大(da)器處(chu)理成(cheng)爲直(zhi)流4~20mA矩(ju)形脈(mo)沖信(xin)号.再(zai)通過(guo)二次(ci)儀表(biao)将檢(jian)測到(dao)的脈(mo)沖信(xin)号換(huan)算成(cheng)瞬時(shi)流量(liang)值或(huo)累積(ji)流量(liang)值.
 
3電(dian)容式(shi)渦街(jie)流量(liang)計的(de)應用(yong)
　　電容(rong)式渦(wo)街流(liu)量計(ji)的工(gong)作溫(wen)度範(fan)圍寬(kuan)(-200~+400℃),測量(liang)範圍(wei)大🚶(液(ye)體:0.3~2300m/h).而(er)且由(you)于沒(mei)有運(yun)動部(bu)件,所(suo)以不(bu)怕氣(qi)體沖(chong)擊.在(zai)規定(ding)🔞的範(fan)圍内(nei)☀️,測量(liang)不受(shou)介質(zhi)的壓(ya)力溫(wen)度、密(mi)度和(he)導電(dian)率等(deng)因素(su)的影(ying)響.根(gen)‼️據這(zhe)種流(liu)量計(ji)的特(te)🏃‍♂️點，我(wo)們作(zuo)🍓了第(di)-次嘗(chang)試,将(jiang)它應(ying)用于(yu)對大(da)型空(kong)間環(huan)㊙️境模(mo)拟設(she)備液(ye)氮系(xi)統中(zhong)液氮(dan)流量(liang)的測(ce)量.
　　當(dang)在KM3空(kong)間環(huan)境模(mo)拟設(she)備的(de)液氮(dan)系統(tong)中進(jin)行文(wen)丘利(li)管試(shi)驗時(shi),由于(yu)需要(yao)液氮(dan)流量(liang)這個(ge)參數(shu)來對(dui)試驗(yan)結果(guo)進行(hang)分🏃析(xi).所以(yi)我們(men)在液(ye)氮泉(quan)的出(chu)口處(chu)安裝(zhuang)了一(yi)🔴台電(dian)容式(shi)渦街(jie)流量(liang)計,并(bing)配備(bei)了一(yi)台數(shu)顯二(er)次儀(yi)表.試(shi)驗時(shi),從🏃🏻‍♂️該(gai)流量(liang)計測(ce)得的(de)數據(ju)是令(ling)人滿(man)意的(de),給液(ye)氮系(xi)統運(yun)行狀(zhuang)況的(de)分析(xi)及操(cao)作提(ti)供了(le)可靠(kao)依據(ju)、下面(mian)列舉(ju)試驗(yan)中的(de)幾種(zhong)情況(kuang):
a.液氮(dan)系統(tong)預冷(leng)時,由(you)于管(guan)内存(cun)在氣(qi)液兩(liang)相,所(suo)以流(liu)量計(ji)測得(de)的數(shu)據不(bu)穩定(ding),但可(ke)以定(ding)性地(di)說明(ming)有一(yi)⭐定量(liang)的液(ye)💛氮流(liu)過.
b.當(dang)液氮(dan)系統(tong)完成(cheng)預冷(leng),啓動(dong)液氮(dan)泵時(shi),由于(yu)有時(shi)預冷(leng)不充(chong)分,産(chan)生了(le)氣堵(du)。雖然(ran)液氮(dan)泵運(yun)轉,系(xi)統的(de)壓✨力(li)升✂️高(gao),但液(ye)氮❤️并(bing)不🌈流(liu)動,隻(zhi)能停(ting)機重(zhong)新預(yu)冷.以(yi)前隻(zhi)能憑(ping)經驗(yan)來判(pan)斷這(zhe)⚽種情(qing)況,安(an)裝了(le)渦街(jie)流量(liang)計後(hou),從流(liu)量計(ji)上可(ke)以清(qing)楚的(de)看到(dao)，此時(shi)的讀(du)數爲(wei)零。如(ru)果液(ye)氮泵(beng)正常(chang)啓動(dong)後,流(liu)量計(ji)的讀(du)數快(kuai)速增(zeng)大💔,并(bing)達到(dao)一穩(wen)💯定值(zhi)時,則(ze)證明(ming)系統(tong)啓動(dong)成功(gong).
c.試驗(yan)過程(cheng)中,我(wo)們還(hai)做了(le)通過(guo)改變(bian)系統(tong)的壓(ya)力來(lai)觀🔆測(ce)流量(liang)變化(hua)的測(ce)試工(gong)作。當(dang)液氮(dan)系統(tong)的壓(ya)力不(bu)✔️低于(yu)其飽(bao)🈚和蒸(zheng)汽壓(ya)力時(shi)❓,降低(di)或升(sheng)高系(xi)統的(de)壓力(li),泵的(de)揚程(cheng)不變(bian),流量(liang)也✏️不(bu)改變(bian)🔱。此時(shi)測得(de)的流(liu)量值(zhi)🙇🏻爲16m³/n,與(yu)泵的(de)額定(ding)流量(liang)值相(xiang)等。當(dang)壓力(li)低于(yu)其對(dui)應飽(bao)和蒸(zheng)汽壓(ya)時液(ye)氮泵(beng)出現(xian)氣蝕(shi)現象(xiang),流🈚量(liang)降低(di),試驗(yan)♊測得(de)的流(liu)量值(zhi)‼️爲8m³/h,這(zhe)種結(jie)果與(yu)理論(lun)上是(shi)完全(quan)符合(he)的.
4結(jie)論
　　電(dian)容式(shi)渦街(jie)流量(liang)計用(yong)于對(dui)空間(jian)環模(mo)設備(bei)中液(ye)氨流(liu)量的(de)測量(liang)❤️在國(guo)内還(hai)是首(shou)次.試(shi)驗結(jie)果表(biao)明該(gai)流量(liang)計📐能(neng)正确(que)地☎️測(ce)量液(ye)氮🌏系(xi)統的(de)流量(liang),反映(ying)出液(ye)氮系(xi)統的(de)🙇🏻運行(hang)狀況(kuang),因此(ci)給液(ye)氮系(xi)統的(de)操作(zuo)提供(gong)了可(ke)靠的(de)依🧑🏽‍🤝‍🧑🏻據(ju)。而且(qie)其🔞安(an)裝簡(jian)便,壓(ya)力損(sun)失🌈小(xiao),非常(chang)适❗用(yong)于大(da)型空(kong)間環(huan)境模(mo)拟❗設(she)備中(zhong)液氮(dan)系統(tong)的流(liu)量♍測(ce)量.

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