CN112781694A - 压强法校准孔板流量系数的方法和装置 - Google Patents

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杨坤
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Abstract

本发明公开了一种压强法校准孔板流量系数的方法和装置，方法通过测量压强变化，得出多组压强与流量的关系，进一步拟合流量系数函数表达式的斜率和截距；装置包括通过真空管路依次连通的供料容器、供料缓压罐、稳压罐和收料容器，所述供料容器出口设置阀门，供料缓压罐和稳压罐之间设置电动压力调节阀，孔板设置于稳压罐和收料容器之间的真空管路内。本发明可以实现无需进行质量称重；测试点数量不受称重法收集容器个数限制，可以自由增加测试点；可以通过调整灰色区域体积V的大小来测定不同孔径孔板的流量系数，孔板标定范围广；无称重收料容器重量误差影响；无收料容器收集气体过多的安全隐患。

Description

压强法校准孔板流量系数的方法和装置
技术领域
本发明属于气体流量的测试标定领域，具体涉及一种压强法校准孔板流量系数的方法和装置。
背景技术
在真空系统中，通常需要在真空管道内稳定通入一定量的气体。气体流量的控制需要通过安装一定孔径的孔板来实现，通过孔板流量公式计算一定时间内通过孔板的气体流量。孔板流量公式是一个与孔板前压力相关的线性函数表达式。孔板流量系数是通过多个压强点对应流量的数据进行线性拟合，得出线性函数表达式的斜率和截距，用于该孔板后续使用过程中确定气体流量数值。常规标定方法是称重法，对多个压强点一段时间内通过的气体分别收集，进行质量称重，得到多组压强与流量的关系，进一步拟合函数表达式的斜率和截距。
然而，应用常规的称重法校准通径较大或较小的孔板流量系数过程中存在以下问题：(1)孔板通径过小，一定时间内通过孔板的气体流量小，称重过程中装载气体的容器称重偏差严重影响气体称重数据准确度；(2) 孔板通径过大，称重过程中装载气体的容器内压强太大，超出容器可接受范围，存在安全隐患，导致该方法不易实施。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种压强法校准孔板流量系数的方法和装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种压强法校准孔板流量系数的方法，包括以下步骤：
(Ⅰ)使用标准体积测定基准区域体积V；
(Ⅱ)对阀门之后的系统进行抽空，抽空完成后开始测试，打开供料容器的阀门，为系统输送气体；
(Ⅲ)电动压力调节阀稳压PK1，测定Δt1时间基准区域压强下降量ΔP1；
(Ⅳ)根据设计不同的电动压力调节阀稳压值PKi，重复步骤(Ⅲ)，测定对应Δti时间灰色区域压强下降量ΔPi；
(Ⅴ)根据理想气体状态方程
Figure BDA0002924697330000021
和流量定义
Figure BDA0002924697330000022
得出多个流量
Figure BDA0002924697330000023
值，多组PKi、qi值通过线性拟合方法得出函数表达式的斜率和截距；
式中：M为待校准气体的摩尔质量，R为理想气体常数。
在上述技术方案中，所述测试的过程中维持系统及测试环境的温度T0恒定。
在上述技术方案中，所述基准区域为阀门之后的真空管路、供料缓压罐和电动压力调节阀之前的真空管路组成的区域。
在上述技术方案中，所述供料缓压罐压强不够时，使用高压气瓶充压，充压过程停止步骤(Ⅲ)、(Ⅳ)操作。
一种压强法校准孔板流量系数的装置，包括通过真空管路依次连通的供料容器、供料缓压罐、稳压罐和收料容器，所述供料容器出口设置阀门，供料缓压罐和稳压罐之间设置电动压力调节阀，孔板设置于稳压罐和收料容器之间的真空管路内。
在上述技术方案中，还包括与供料容器或供料缓压罐连通的高压气瓶 (7)。
在上述技术方案中，还包括与供料缓压罐连通的压强测量装置。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种用于控制气体流量的孔板系数的标定方法及装置，可以实现无需进行质量称重，通过测量压强变化，得出多组压强与流量的关系，进一步拟合流量系数函数表达式的斜率和截距的方法；测试点数量不受称重法收集容器个数限制，可以自由增加测试点；可以通过调整灰色区域体积V的大小来测定不同孔径孔板的流量系数，孔板标定范围广；无称重收料容器重量误差影响；无收料容器收集气体过多的安全隐患。
附图说明
图1是本发明压强法校准孔板流量系数的装置的结构示意图。
其中：
1 供料容器
2 供料缓压罐
3 稳压罐
4 收料容器
5 阀门
6 电动压力调节阀
7 高压气瓶
8 孔板。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合说明书附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
如图1所示，一种压强法校准孔板流量系数的装置，包括通过真空管路依次连通的供料容器1、供料缓压罐2、稳压罐3和收料容器4，所述供料容器1出口设置阀门5，供料缓压罐2和稳压罐3之间设置电动压力调节阀6，孔板8设置于稳压罐3和收料容器4之间的真空管路内，所述供料缓压罐2连接有压强测量装置。
所述压强法校准孔板流量系数的装置还包括与供料容器1或供料缓压罐2连通的高压气瓶7。
实施例2
以实施例1的装置为基础，一种压强法校准孔板流量系数的方法，包括以下步骤：
(Ⅰ)使用标准体积测定基准区域体积V；所述基准区域为阀门5至电动压力调节阀6之间的区域，即图1中填充区域；
(Ⅱ)对阀门5之后的系统进行抽空，抽空完成后开始测试，测试过程中维持系统及测试环境的温度T0恒定；
(Ⅲ)电动压力调节阀稳压PK1，测定Δt1时间基准区域压强下降量ΔP1；
(Ⅳ)根据设计不同的电动压力调节阀稳压值PKi，重复步骤(Ⅲ)，测定对应Δti时间灰色区域压强下降量ΔPi；
(Ⅴ)供料缓压罐压强不够时，使用高压气瓶充压，充压过程不进行步骤(Ⅲ)、(Ⅳ)操作；
(Ⅵ)根据理想气体状态方程
Figure BDA0002924697330000041
和流量定义
Figure BDA0002924697330000042
得出多个流量
Figure BDA0002924697330000043
值，多组PKi、qi值通过线性拟合方法得出函数表达式的斜率和截距。
式中：M为待校准气体的摩尔质量，R为理想气体常数。
所述标准体积法即以基准区域作为体积基准，采用对此区域通入气体测量压强的方式确定此区域体积。
以校准气体为有机气体C7F14，校准孔板通径约为4.0mm为例，进行具体说明如下：
(ⅰ)使用标准体积测定填充区域体积为0.4237m3；
(ⅱ)系统抽空，测试过程中维持系统及环境温度20℃；
(ⅲ)电调阀稳压5.02hPa，测定1815秒时间灰色区域压强下降量 13.27hPa；
(ⅳ)电调阀稳压10.21hPa，测定1199秒时间灰色区域压强下降量 17.72hPa；
(ⅴ)电调阀稳压15.08hPa，测定908秒时间灰色区域压强下降量 19.97hPa；
(ⅵ)电调阀稳压19.98hPa，测定609秒时间灰色区域压强下降量 17.68hPa；
(ⅶ)电调阀稳压25.08hPa，测定589秒时间灰色区域压强下降量 22.13hPa；
(ⅷ)计算得出PK为[5.02,10.21,15.08,19.98,25.08]hPa时,对应q为 [0.1601,0.3237,0.4817,0.6359,0.8230]kg/h,通过线性拟合方法得出函数表达式为q(g/h)＝32.8316PK(hPa)-9.9995。
本发明用于真空系统中流量孔板的校准，使用本发明中的校准方法和装置可以实现多种气体和多尺寸孔径孔板校准。本发明实现无需进行质量称重，通过测量压强变化，得出多组压强与流量的关系，进一步拟合流量系数函数表达式的斜率和截距的方法；测试点数量不受称重法收集容器个数限制，可以自由增加测试点；可以通过调整灰色区域体积V的大小来测定不同孔径孔板的流量系数，孔板标定范围广；无称重收料容器重量误差影响；无收料容器收集气体过多的安全隐患。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，发明中装置只介绍功能，不限制装置内各部件数量，也不限于提出的部件，可以增加其他性能或数据准确性更好的测试仪器仪表等。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1.一种压强法校准孔板流量系数的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(Ⅰ)使用标准体积测定基准区域体积V；
(Ⅱ)对阀门之后的系统进行抽空，抽空完成后开始测试，打开供料容器的阀门，为系统输送气体；
(Ⅲ)电动压力调节阀稳压PK1，测定Δt1时间基准区域压强下降量ΔP1；
(Ⅳ)根据设计不同的电动压力调节阀稳压值PKi，重复步骤(Ⅲ)，测定对应Δti时间灰色区域压强下降量ΔPi；
(Ⅴ)根据理想气体状态方程
Figure FDA0002924697320000011
和流量定义
Figure FDA0002924697320000012
得出多个流量
Figure FDA0002924697320000013
值，多组PKi、qi值通过线性拟合方法得出函数表达式的斜率和截距；
式中：M为待校准气体的摩尔质量，R为理想气体常数。
2.根据权利要求1所述的压强法校准孔板流量系数的方法，其特征在于：所述测试的过程中维持系统及测试环境的温度T0恒定。
3.根据权利要求1所述的压强法校准孔板流量系数的方法，其特征在于：所述基准区域为阀门之后的真空管路、供料缓压罐和电动压力调节阀之前的真空管路组成的区域。
4.根据权利要求3所述的压强法校准孔板流量系数的方法，其特征在于：所述供料缓压罐压强不够时，使用高压气瓶充压，充压过程停止步骤(Ⅲ)、(Ⅳ)操作。
5.应用于权利要求1～4之一所述的压强法校准孔板流量系数的方法的装置，其特征在于：包括通过真空管路依次连通的供料容器(1)、供料缓压罐(2)、稳压罐(3)和收料容器(4)，所述供料容器(1)出口设置阀门(5)，供料缓压罐(2)和稳压罐(3)之间设置电动压力调节阀(6)，孔板(8)设置于稳压罐(3)和收料容器(4)之间的真空管路内。
6.根据权利要求5所述的压强法校准孔板流量系数的装置，其特征在于：还包括与供料容器(1)或供料缓压罐(2)连通的高压气瓶(7)。
7.根据权利要求5所述的压强法校准孔板流量系数的装置，其特征在于：还包括与供料缓压罐(2)连通的压强测量装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117234245A (zh) * 2023-11-14 2023-12-15 合力（天津）能源科技股份有限公司 一种耐高温的高压流量控制方法及系统
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