CN116358742B - 一种真空绝热管性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空绝热管性能测试方法，该方法依托真空绝热管性能测试系统，所述的真空绝热管性能测试方法由气密性试验、系统保压、系统预冷、系统平衡、系统再平衡、数据采集及分析这几部分构成。主要通过对接入真空管绝热管性能测试系统中的各根真空绝热管的压力变化进行监测，同时将各真空绝热管的外表面温度计对应环境温度作为辅助参考数据，来判断同批接入真空绝热管性能测试系统中的各真空绝热管之间相对的性能优劣。采用上述真空绝热管性能测试方法具有测试方法安全可靠、分析方便简便、试验结果体现直观等优点，更有利于现场试验和定性分析。
Description
技术领域
本发明涉及真空绝热管性能测试技术领域，尤其涉及一种真空绝热管性能测试方法。
背景技术
真空绝热管的漏热量是衡量真空绝热管性能的重要参数，准确有效测试真空绝热管的漏热量至关重要。目前，国内主要采用表面温度测试法测量真空绝热管的漏热量，表面温度测试法是通过测量真空绝热管的外表面温度及对应环境温度，然后按大空间自然对流计算漏入真空绝热管的漏热量，按测得的接头空气侧温度与液体温度的差值计算接头的导热漏热量、或建立接头的有限元传热模型求解接头的漏热量，从而对不同真空绝热管进行定量分析。
但是对于多个不同厂家生产的符合同一国家标准的真空绝热管，即便真空绝热管满足同一国家标准，是合格产品，但是实际不同厂家生产的合格的真空绝热管的漏热量依然存在一定的差异，而对于采购方企业，则需要从满足同一国家标准的不同厂家生产的合格的真空绝热管中挑选出最佳性能的真空绝热管。
表面温度测试法采用的测试系统如图9所示，真空绝热管100的前端通过前部接头101与前部储存罐103上的连接管102连接，真空绝热管100的后端通过后部接头104与后部储存罐106上的连接管105连接，在采用表面温度测试法测量的过程中，前部储存罐103和后部储存罐106中存储有测量用低温液体介质。采用表面温度测试法来从不同厂家生产的合格的真空绝热管中挑选出最佳性能的真空绝热管，存在如下主要缺点：
一是测试结果是以被测真空绝热管的外表面温度和对应环境温度的形式出现的，要想得到漏热量还需要进行计算，理论计算量较大，操作难度大，计算容易出错，因而不利于多根真空绝热管性能对比测试；
二是表面温度测试法的漏热量测试结果精确程度不高。主要有以下原因：首先，由于合格的真空绝热管的绝热效果都比较好，因此漏热量较小，这就导致了被测真空绝热管的外表面温度与对应环境温度之间的温差非常小，通常在2℃ 以内，绝热效果较好的管道温差甚至在0．5℃左右，这样要求温度测试元件要有足够的精度，而试验中常用的热电偶对于捕捉这样小的温差还是不够精确的。其次，真空绝热管接头处的漏热量占总漏热量中很大的一部分，而接头处的换热情况比较复杂，这给最终的漏热量测试结果带来很大误差，测试的精确度较低。
三是采用如图9所示的测试系统，在测试过程中，测量用低温液体介质容易汽化，这就会导致测试过程中前部储存罐103、后部储存罐106中的低温液体会向真空绝热管内补液，补液过程中因低温液体介质流动造成波动，影响测试结果的准确性。
发明内容
本发明所需解决的技术问题是：提供一种测试结果精准可靠、操作简便、试验结果体现直观的真空绝热管性能测试方法。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：所述的一种真空绝热管性能测试方法，该方法依托于下述结构的真空绝热管性能测试系统。所述的真空绝热管性能测试系统的结构包括：液氮储罐、缓冲罐、以及用于测试真空绝热管性能测试系统所处环境的第一温度计；液氮储罐的出口阀的出口通过第一管道与缓冲罐的进口连接，在第一管道上安装有第一截止阀，在第一截止阀与缓冲罐的进口之间的第一管道上连接有带第一安全阀的第一安全排放管；在缓冲罐的出口处连接有第二管道，在第二管道上安装有第一压力表，第二管道的出口分别与n组测试组的进口并联连接，n≥2，在第二管道的进口端与第一压力表的引压管连接处之间的第二管道上连接有第三管道，在第三管道上、由第三管道的进口端向第三管道的出口端方向依次安装有第二截止阀和第一U型集液器；每组测试组的结构包括：第四管道、第五管道、以及用于测试真空绝热管的外表面温度的第二温度计，第四管道的一端为测试组的进口，第四管道的另一端安装有能与真空绝热管的一端端部密封连接的第一接头部，在第四管道上安装有第三截止阀，在第三截止阀与第一接头部之间的第四管道上连接有带第二安全阀的第二安全排放管；第五管道的一端安装有能与真空绝热管的一端端部密封连接的第二接头部，第五管道的另一端为测试组的出口，在第五管道上、由第二接头部向测试组的出口方向依次安装有第四截止阀和第二U型集液器，在第二接头部与第四截止阀之间的第五管道上安装有第二压力表；n组测试组的出口、第一安全排放管的出口、第二安全排放管的出口、第三管道的出口汇集后与总安全排放管连接。
所述的第一U型集液器、各第二U型集液器的结构相同，均由一根直管和U型集液管构成，U型集液管由集液管、沿集液管的前端向上弯折形成的第一连接管、沿集液管的后端向上弯折形成的第二连接管一体成型构成U形形状的管道；第一连接管的开口端密封连接于直管的前段底部管壁上的第一连接孔上，第二连接管的开口端密封连接于直管的后段底部管壁上的第二连接孔上，且集液管的管径大于直管的管径，第一连接管的管径小于直管的管径，第二连接管的管径小于直管的管径。
所述的真空绝热管性能测试方法的具体步骤为:
S1.真空绝热管安装：真空绝热管性能测试系统接入与需要测量的合格的真空绝热管数量一致的测试组，将需要进行测试的各合格的真空绝热管分别接入各测试组中，一根真空绝热管对应一个测试组，各真空绝热管的一端与所对应的测试组中的第一接头部密封连接，各真空绝热管的另一端与所对应的测试组中的第二接头部密封连接；同一批接入真空绝热管性能测试系统的合格的真空绝热管内管管径、内管长度、及内管形状均一致；
S2.气密性试验：使第一管道与液氮储罐的出口阀的出口断开连接，打开各第三截止阀，采用气密性试验介质对真空绝热管性能测试系统进行气密性试验，气密性试验合格后使整个真空绝热管性能测试系统泄压至保压压力后进行保压，保压至系统测试开始时为止，保压的表压为0.05MPa～0.08MPa；
S3.系统预冷：使第一管道与液氮储罐的出口阀的出口连接，打开液氮储罐的出口阀，对各真空绝热管进行预冷处理，降低接入真空绝热管性能测试系统中的各真空绝热管的管内温度；
S4.系统平衡：
（1）使第一管道与液氮储罐的出口阀的出口连接，打开各测试组中的第三截止阀、各测试组中的第四截止阀、液氮储罐的出口阀；液氮经第一管道、缓冲罐、第二管道流入至各测试组中，当所有测试组中的第二U型集液器中的集液管外表面都出现明显结霜时，关闭各测试组中的第三截止阀、各测试组中的第四截止阀、液氮储罐的出口阀；明显结霜为结霜逐渐增加至人肉眼观察不到第二U型集液器中的集液管外表面材料颜色时的结霜程度；
（2）静置0.4～0.6小时；
S5.系统再平衡：
（1）打开第二截止阀，缓冲罐的出口至各第三截止阀之间的管路系统中的介质经第三管道、总安全排放管向系统外排放，在排放过程中当第一U型集液器中的集液管外表面出现明显结霜时，关闭第二截止阀；明显结霜为结霜逐渐增加至人肉眼观察不到第一U型集液器中的集液管外表面材料颜色时的结霜程度；
（2）打开各测试组中的第三截止阀，缓冲罐中的液氮向各真空绝热管进行补液，当测试组中的各第二压力表示值相等并稳定时，关闭各测试组中的第三截止阀；
（3）静置1～2小时；
S6.数据采集：
（1）观察并记录各第二压力表的初始压力值、以及各第二温度计的初始温度值；其中S5第（3）步骤中静置结束后第一次采集时间点上的每个测试组中的第二压力表的表压为各自真空绝热管的初始压力值，同时在该时间点上采集的每个测试组中的第二温度计的温度值为各自真空绝热管的初始温度值；
（2）从记录各真空绝热管的初始压力值及初始温度值的时间点开始，以相同间隔时间观察并记录每个时间间隔点上的各第二压力表的压力值、以及各第二温度计的温度值；间隔时间不小于0.5小时，且间隔时间不大于1小时；
（3）各第二压力表中任一压力表的表压达到0.8MPa时，停止记录该压力表所在测试组的后续压力值、以及该压力表所在测试组的后续第二温度计的温度值；其余未达到0.8MPa的第二压力表所对应的测试组继续步骤（2）的数据记录，当所有第二压力表的表压均达到0.8MPa时，数据记录结束；
S7.数据分析：在观察和记录的每个时间间隔点上，每个真空绝热管的外表面温度及对应环境温度之间温差均为该真空绝热管在该时间间隔点上的温度偏差；
若m组测试组采集的每个时间间隔点上的温度偏差都在5℃以内，按照各第二压力表表压到达0.8MPa的先后顺序进行判断，第二压力表表压越晚到达0.8MPa的对应真空绝热管的性能越好；
若m组测试组中至少有一组测试组在至多二个时间间隔点上的温度偏差大于5℃，且各组测试组中任一连续三个时间间隔点的温度偏差中至少有二个时间间隔点上的温度偏差在5℃以内，按照各第二压力表表压到达0.8MPa的先后顺序进行判断，第二压力表表压越晚到达0.8MPa的对应真空绝热管的性能越好；
若m组测试组中至少有一组测试组存在连续二个相邻时间间隔点的温度偏差大于5℃的情况，排除存在连续二个相邻时间间隔点的温度偏差大于5℃情况的测试组对应的真空绝热管；在剩余测试组中，按照各第二压力表表压到达0.8MPa的先后顺序进行判断，第二压力表表压越晚到达0.8MPa的对应真空绝热管的性能越好；
若m组测试组中至少有一组测试组在至少三个时间间隔点上的温度偏差大于5℃，排除至少三个时间间隔点上的温度偏差大于5℃的测试组对应的真空绝热管；在剩余测试组中，按照各第二压力表表压最后到达0.8MPa的顺序进行判断，第二压力表表压越晚到达0.8MPa的对应真空绝热管的性能越好。
进一步地，前述的一种真空绝热管性能测试方法，其中，集液管的管径为d3，直管的管径为d1，d3＞1.5 d1；第一连接管的管径为d2，d1＞2d2；第二连接管的管径为d4，d1＞2d4；集液管的长度L1为200～250mm，第一连接管的长度L2为150～200mm，第三连接管的长度L3为150～200mm，且L2=L3。
进一步地，前述的一种真空绝热管性能测试方法，其中，第一安全阀、第二安全阀的整定压力值相同，且第一安全阀、第二安全阀的整定压力为0.82～0.84MPa；第一压力表和各第二压力表的量程为0～1.6MPa；液氮储罐内存储的液氮的表压为0.1～0.15MPa，缓冲罐内存储的液氮的表压为0.1～0.15MPa；每个真空绝热管的内容积为V，接入真空管绝管性能测试系统中的真空绝热管的数量为N，缓冲罐中的液氮存储容积大于1.2NV。
进一步地，前述的一种真空绝热管性能测试方法，其中，第四管道由竖向设置的第二连接管道和连接于第二连接管道顶部的第一连接管道构成，第一连接管道的进口为测试组的进口，第三截止阀位于第一连接管道上，第一接头部位于第二连接管道的出口处；第五管道由竖向设置的第三连接管道和连接于第三连接管道顶部的第四连接管道构成，第二接头部位于第三连接管道的进口处，第四连接管道的出口为测试组的出口，第四截止阀和第二U型集液器位于第四连接管道上。
进一步地，前述的一种真空绝热管性能测试方法，其中，位于第一安全阀与总安全排放管之间的第一安全排放管由第一前部连接管、第一金属软管和第一后部连接管三者通过二个第一接头密封连接构成；位于第二截止阀与第一U型集液器之间的第三管道由第二前部连接管、第二金属软管和第三后部连接管三者通过二个第二接头密封连接构成；每组测试组中的第四管道的进口与第三截止阀之间的第四管道由第三前部连接管、第三金属软管、第三后部连接管三者通过二个第三接头密封连接构成；第一管道、缓冲罐、第一安全阀至第一管道与第一安全排放管连接处的第一安全排放管、第一前部连接管、第一金属软管、第二管道、第二截止阀至第二管道与第三管道连接处的第三管道、第二前部连接管、第二金属软管、各组测试组中的第三前部连接管和第三金属软管均集成安装于同一个安装架或安装板上、形成一个集成撬。
进一步地，前述的一种真空绝热管性能测试方法，其中， S2步骤中进行气密性试验的步骤为：气密性试验介质为氮气，将第一管道的进口与氮气源连通，往真空绝热管性能测试系统中通入氮气，氮气为常温，氮气的露点为-25℃以下，氮气的纯度不小于99.5%；试验过程中真空绝热管性能测试系统中的氮气的压力以低于0.08MPa/min的速度上升，当真空绝热管性能测试系统中的压力达到0.8MPa时进行初步保压，在初步保压过程中对真空绝热管性能测试系统进行泄漏检查。
进一步地，前述的一种真空绝热管性能测试方法，其中，在初步保压10～12分钟后，对真空绝热管性能测试系统进行泄漏检查。
进一步地，前述的一种真空绝热管性能测试方法，其中，S3步骤中进行系统预冷的步骤为：使第一管道与液氮储罐的出口阀的出口连接，然后打开各测试组中的第三截止阀、各测试组中的第四截止阀、液氮储罐的出口阀；液氮经第一管道、缓冲罐、第二管道流入至各测试组中，当所有测试组中的第二U型集液器中的集液管外表面都出现明显结霜时，关闭各测试组中的第三截止阀及液氮储罐的出口阀，并静置0.4～0.6小时；明显结霜为结霜逐渐增加至人肉眼观察不到第二U型集液器中的集液管外表面材料颜色时的结霜程度。
进一步地，前述的一种真空绝热管性能测试方法，其中，系统预冷中的静置时间优选为0.5小时，系统平衡中的静置时间优选为0.5小时。
本发明的有益效果是：本方案所述的真空绝热管性能测试方法将真空绝热管的外表面温度及对应环境温度作为辅助参考数据，主要通过对各真空绝热管压力变化的监测，经监测数据分析来判断各这空绝热管的性能优劣，具有测试方法安全可靠、分析方便简便、试验结果体现直观等优点，更有利于现场试验和定性分析，在多个厂家生产的符合同一国家标准的真空绝热管中，为深冷液体的有效输送筛选出保冷性能最佳的真空绝热管。
附图说明
图1是本发明实施例一所述的一种真空绝热管性能测试方法采用的真空绝热管性能测试系统的管路连接示意图。
图2是图1中单个测试组的管路连接示意图。
图3是图1中接入各真空绝热管后的管路连接示意图。
图4是本发明实施例二所述的一种真空绝热管性能测试方法采用的真空绝热管性能测试系统的管路连接示意图。
图5是将图4中的真空绝热管性能测试系统分成三个部分的示意图。
图6是图4中接入各真空绝热管后的管路连接示意图。
图7是U型集液器的结构示意图。
图8是U型集液器的各参数标识示意图。
图9是背景技术中采用表面温度测试法所依托的测试系统的结构示意图。
实施方式
下面结合附图及优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细的说明。
实施例
本实施例中所述的一种真空绝热管性能测试方法采用如下真空绝热管性能测试系统进行测试。如图1和图3所示，所述的真空绝热管性能测试系统的结构包括：液氮储罐1、缓冲罐2、以及用于测试真空绝热管性能测试系统所处环境的第一温度计31。液氮储罐1的出口阀11的出口通过第一管道41与缓冲罐2的进口连接，在第一管道41上安装有第一截止阀51，在第一截止阀51与缓冲罐2的进口之间的第一管道41上连接有带第一安全阀55的第一安全排放管46。在缓冲罐2的出口处连接有第二管道42，在第二管道42上安装有第一压力表33，第二管道42的出口分别与n组测试组的进口并联连接，n≥2，在第二管道42的进口端与第一压力表33的引压管连接处之间的第二管道42上连接有第三管道43，在第三管道43上、由第三管道43的进口端向第三管道43的出口端方向依次安装有第二截止阀52和第一U型集液器61。
如图1、图2和图3所示，每组测试组的结构包括：第四管道44、第五管道45、以及用于测试真空绝热管的外表面温度的第二温度计32。第四管道44的一端为测试组的进口，第四管道44的另一端安装有能与真空绝热管的一端端部密封连接的第一接头部71，在第四管道44上安装有第三截止阀53，在第三截止阀53与第一接头部71之间的第四管道44上连接有带第二安全阀56的第二安全排放管47。第五管道45的一端安装有能与真空绝热管的一端端部密封连接的第二接头部72，第五管道45的另一端为测试组的出口，在第五管道45上、由第二接头部72向测试组的出口方向依次安装有第四截止阀54和第二U型集液器62，在第二接头部72与第四截止阀54之间的第五管道45上安装有第二压力表34。n组测试组的出口、第一安全排放管46的出口、第二安全排放管47的出口、第三管道43的出口汇集后与总安全排放管48连接，总安全排放管48的出口通常与收集用储罐的进口连接，防止液氮直接裸露在外部环境中。
本实施例中所述的第一U型集液器61、各第二U型集液器62的结构均相同，为方便描述，这里将第一U型集液器61、各第二U型集液器62统称为U型集液器。如图7所示，所述的U型集液器由一根直管601和U型集液管构成，U型集液管由集液管602、沿集液管602的前端向上弯折形成的第一连接管603、沿集液管602的后端向上弯折形成的第二连接管604一体成型构成U形形状的管道。第一连接管603的开口端密封连接于直管601的前段底部管壁上的第一连接孔605上，第二连接管604的开口端密封连接于直管601的后段底部管壁上的第二连接孔606上。
真空绝热管性能测试系统中的各管路都是非透明的，通常时由不锈钢材质制成的，人肉眼是无法透过管壁观察到管内介质情况的。如果没有设置第一U型集液器61、各第二U型集液器62，那么在后续测试步骤中系统预冷、系统平衡、系统再平衡中，就无法直观的透过管壁来观察接入真空绝热性能测试系统中的各真空绝热管内是否充满液氮。要想知道接入真空绝热性能测试系统中的各真空绝热管内是否充满液氮，则需要在总安全排放管的出口处看有没有液氮流出来，也就是说总安全排放管的出口是敞开的，观察到液氮直接从总安全排放管的出口处流出液氮会存在冻伤操作人员、影响环境温度造成检测结果不准确等问题，而设置各第二U型集液器62，无需再通过观看有没有液氮从总安全排放管的出口中排出方式来判断接入真空绝热性能测试系统中的各真空绝热管内是否充满液氮了，因而总安全排放管的出口可以外接收集用储罐，这样就能避免因液氮直接向外排放带来的问题了。
同样，在后续系统再平衡中打开第二截止阀52，缓冲罐2的出口处至各第三截止阀53之间的管路系统中的介质经第三管道43、总安全排放管48向系统外排放，在排放过程中也无法直观了解到缓冲罐2的出口处至各第三截止阀53之间的管路系统中的气体介质是否已经都排出系统外了。要想知道缓冲罐2的出口处至各第三截止阀53之间的管路系统中的气体介质是否已经都排出系统外，则需要在总安全排放管的出口处看有没有液氮流出来，也就是说总安全排放管的出口是敞开的，观察到液氮直接从总安全排放管的出口处流出会存在冻伤操作人员、影响环境温度造成检测结果不准确等问题，而设置第一U型集液器61，无需再通过观看有没有液氮从系统中排出方式来判断接入真空绝热性能测试系统中的各真空绝热管内是否充满液氮了，因而总安全排放管的出口可以外接收集用储罐，这样就能避免因液氮直接向外排放带来的问题了。
本实施例中，如图7和图8所示，集液管602的管径大于直管601的管径，第一连接管603的管径小于直管601的管径，第二连接管604的管径小于直管601的管径。
U型集液器中对集液管602和直管601等参数设计优选如下参数：
（1）集液管602的管径为d3，直管601的管径为d1，d3＞1.5 d1，集液管602的长度L1为200～250mm。做上述参数设置的目的是要使进入集液管602中的液氮流速降低，增加液氮留在集液管602中的时间，进而提高操作人员通过判断液氮是否充满各真空绝热管内的判断准确性。
（2）第一连接管603的管径为d2，第二连接管604的管径为d4，d1＞2d2，d1＞2d4。第一连接管603的长度L2为150～200mm，第二连接管604的长度L3为150～200mm，且L2=L3。做上述参数设置的目的是使得进入U型集液器中的大部分液氮迅速流入集液管602中，提高操作人员通过判断液氮是否充满各真空绝热管内的判断准确性。
U型集液器的工作原理是：真空绝热性能测试系统刚接入液氮时，液氮会汽化，所以刚开始进入U型集液器中的介质为气相的氮气，气相的氮气基本从直管601流出U型集液器，当然也会有小部分气相的氮气通过集液管602流出U型集液器。随着时间的延长，进入U型集液器中的介质为气相和液相混合的混合介质，混合介质中的气相的氮气基本从直管601流出U型集液器，混合介质中的液相的液氮基本从集液管602流出U型集液器。当进入U型集液器中的介质基本为液相的液氮时，集液管602会出现明显结霜，明显结霜为结霜逐渐增加至人肉眼观察不到第二U型集液器62中的集液管外表面材料颜色时的结霜程度。
本实施例中，第一安全阀55、第二安全阀56的整定压力值相同，且第一安全阀55、第二安全阀56的整定压力为0.82～0.84MPa。第一压力表33和各第二压力表34的量程为0～1.6MPa。液氮储罐1内存储的液氮的表压为0.1～0.15 MPa，缓冲罐2内存储的液氮的表压为0.1～0.15 MPa。每个真空绝热管的内容积为V，接入真空管绝管性能测试系统中的真空绝热管的数量为N，缓冲罐中的液氮存储容积大于1.2NV。这样设置可以在满足试验需求的基础上降低仪器使用成本。
需要注意的是，本文本中所有涉及的压力值均指表压，表压为实际压力值减去一个大气压后的数值。
本实施例中所述的真空绝热管性能测试方法的具体步骤为:
S1.真空绝热管安装：真空绝热管性能测试系统接入与需要测量的合格的真空绝热管数量一致的测试组，将需要进行测试的各合格的真空绝热管分别接入各测试组中，一根真空绝热管对应一个测试组，各真空绝热管的一端与所对应的测试组中的第一接头部71密封连接，各真空绝热管的另一端与所对应的测试组中的第二接头部72密封连接；同一批接入真空绝热管性能测试系统的合格的真空绝热管符合同一国家标准，且同一批接入真空绝热管性能测试系统的合格的真空绝热管的内管管径、内管长度、及内管形状均一致。
该真空绝热管性能测试方法主要针对从不同厂家生产的符合同一国家标准的合格的真空绝热管中挑选出最佳性能的真空绝热管的需求来设计的。
S2.气密性试验：使第一管道41与液氮储罐1的出口阀11的出口断开连接，打开各第三截止阀53，采用气密性试验介质对真空绝热管性能测试系统进行气密性试验，气密性试验合格后使整个真空绝热管性能测试系统泄压至保压压力后进行保压，保压至系统测试开始时为止，保压的表压为0.05MPa～0.08MPa。
进行气密性试验的步骤为：气密性试验介质选择氮气，将第一管道41的进口与氮气源连通，打开各第三截止阀53，往真空绝热管性能测试系统中通入氮气，氮气为常温，氮气的露点为-25℃以下，氮气的纯度不小于99.5%。试验过程中真空绝热管性能测试系统中的氮气的压力以低于0.08MPa/min的速度上升，当真空绝热管性能测试系统中的压力达到0.8MPa时进行初步保压，在初步保压过程中对真空绝热管性能测试系统进行泄漏检查。本实施例中进行泄漏检查优选在真空绝热管性能测试系统中的压力达到0.8MPa后进行初步保压的10～12分钟后，再采用肥皂液或其他捡漏液进行泄漏检查。
气密性试验既能检查真空绝热管性能测试系统的密闭性，保证后续测试结果的精准性，又能防止空气回流入真空绝热管性能测试系统中，保证真空绝热管性能测试系统中的氮气介质洁净，含氧量小于3%，这样就能排除因氧介质的存在导致氧再液化造成富氧环境，富氧环境容易出现爆炸、燃烧等风险，因而气密性试验还能提高真空绝热管性能测试系统的安全性能。
S3.系统预冷：使第一管道41与液氮储罐1的出口阀11的出口连接，打开液氮储罐1的出口阀11，对各真空绝热管进行预冷处理，降低接入真空绝热管性能测试系统中的各真空绝热管的管内温度。
进行系统预冷的步骤为：使第一管道41与液氮储罐1的出口阀11的出口连接，然后打开各测试组中的第三截止阀53、各测试组中的第四截止阀54、液氮储罐1的出口阀11。液氮经第一管道41、缓冲罐2、第二管道42流入至各测试组中，当所有测试组中的第二U型集液器62中的集液管外表面都出现明显结霜时，关闭各测试组中的第三截止阀53及液氮储罐1的出口阀11，并静置0.4～0.6小时。
其中，明显结霜为结霜逐渐增加至人肉眼观察不到第二U型集液器62中的集液管外表面材料颜色时的结霜程度。当各第二U型集液器62中的集液管外表面都出现明显结霜时，表明各第四截止阀54的出口处有液氮流出，说明此时各真空绝热管内均已充满液氮。
本实施例中，系统预冷中的静置时间优选为0.5小时，静置可以保证各真空绝热管及真空绝热管性能测试系统中的管路完全冷却。
系统预冷过程中，为了保证液氮尽可能的留存在各真空绝热管中，提高预冷效果，本实施例对每组测试组中的第四管道44和第五管道45进行如下设计：如图2所示，使第四管道44由竖向设置的第二连接管道442和连接于第二连接管道442顶部的第一连接管道441构成，第一连接管道441的进口为测试组的进口，第三截止阀53位于第一连接管道441上，第一接头部71位于第二连接管道442的出口处。第五管道45由竖向设置的第三连接管道451和连接于第三连接管道451顶部的第四连接管道452构成，第二接头部72位于第三连接管道451的进口处，第四连接管道452的出口为测试组的出口，第四截止阀54和第二U型集液器62位于第四连接管道452上。
S4.系统平衡：
（1）使第一管道41与液氮储罐1的出口阀11的出口连接，打开各测试组中的第三截止阀53、各测试组中的第四截止阀54、液氮储罐1的出口阀11。液氮经第一管道41、缓冲罐2、第二管道42流入至各测试组中，当所有测试组中的第二U型集液器62中的集液管外表面都出现明显结霜时，关闭各测试组中的第三截止阀53、各测试组中的第四截止阀54、液氮储罐1的出口阀11。其中，明显结霜为结霜逐渐增加至人肉眼观察不到第二U型集液器62中的集液管外表面材料颜色时的结霜程度；
（2）静置0.4～0.6小时。本实施例中，系统平衡中的静置时间优选为0.5小时，在静置后各真空绝热管中的介质达到气液平衡状态。
S5.系统再平衡：
（1）打开第二截止阀52，缓冲罐2的出口处至各第三截止阀53之间的管路系统中的介质经第三管道53、总安全排放管48向系统外排放，在排放过程中当第一U型集液器61中的集液管外表面出现明显结霜时，关闭第二截止阀52。其中，明显结霜为结霜逐渐增加至人肉眼观察不到第一U型集液器61中的集液管外表面材料颜色时的结霜程度。
系统平衡静置过程中，液氮会有部分汽化，所以整个系统中为气液混合介质，系统再平衡第（1）步中，将缓冲罐2的出口处至各第三截止阀53之间的管路系统中的气体介质经第三管道53、总安全排放管48向系统外排放，当第一U型集液器61中的集液管外表面出现明显结霜时，说明有液氮流过，则缓冲罐2的出口处至各第三截止阀53之间的管路系统中的气体介质已经基本排尽了，此时，缓冲罐2的出口处至各第三截止阀53之间的管路系统中为相对平衡态的全液相介质。
（2）打开各测试组中的第三截止阀53，缓冲罐2中的液氮向各真空绝热管进行补液，当测试组中的各第二压力表34示值相等并稳定时，关闭各测试组中的第三截止阀53。
（3）静置1～2小时。
在系统平衡过程中，通过液氮储罐1对各真空绝热管进行充液，这个过程属于带压充液，因而各真空绝热管内液体波动较大，汽化也就相对比较快。
而在系统再平衡过程中，在第（1）步未打开第二截止阀52时，缓冲罐至各第三截止阀53之间的管路系统中的介质处于平衡状态，各测试组中的介质也处于平衡状态，缓冲罐至各第三截止阀53之间的管路系统中的液体介质会汽化，各测试组中的介质也会汽化。然后打开第二截止阀52，缓冲罐2的出口处至各第三截止阀53之间的管路系统中的气体介质排出系统外，而缓冲罐2中的液体介质同样从缓冲罐2输出，当第一U型集液器61中的集液管外表面出现明显结霜时，说明缓冲罐2的出口处至各第三截止阀53之间的管路系统中基本充满了液体介质，然后打开各测试组中的第三截止阀53，缓冲罐2中的液氮向各真空绝热管进行补液，增大各真空绝热管内液相介质的占比，而各真空绝热管中汽化的气体介质则向缓冲罐2的出口处至各第三截止阀53之间的管路系统中流动，通过这种对流平衡方式，既能对各真空绝热管内部液体介质因汽化而量减少进行再次补液，又能减小对各真空绝热管进行补液过程中因介质流动造成的波动对整个系统平衡的影响，确保各真空绝热管内介质主要为相对平衡态的液氮，提高最终测试结果的准确性。此时，各真空绝热管内介质主要为相对平衡态的液氮。
S6.数据采集：
（1）观察并记录各第二压力表34的初始压力值、以及各第二温度计32的初始温度值；其中S5第（3）步骤中静置结束后第一次采集时间点上的每个测试组中的第二压力表34的表压为各自真空绝热管的初始压力值，同时在该时间点上采集的每个测试组中的第二温度计32的温度值为各自真空绝热管的初始温度值；
（2）从记录各真空绝热管的初始压力值及初始温度值的时间点开始，以相同间隔时间观察并记录每个时间间隔点上的各第二压力表34的压力值、以及各第二温度计32的温度值；间隔时间不小于0.5小时，且间隔时间不大于1小时；
（3）各第二压力表34中任一压力表的表压达到0.8MPa时，停止记录该压力表所在测试组的后续压力值、以及该压力表所在测试组的后续第二温度计的温度值；其余未达到0.8MPa的第二压力表所对应的测试组继续步骤（2）的数据记录，当所有第二压力表的表压均达到0.8MPa时，数据记录结束；
S7.数据分析：在观察和记录的每个时间间隔点上，每个真空绝热管的外表面温度及对应环境温度之间温差均为该真空绝热管在该时间间隔点上的温度偏差；
若m组测试组采集的每个时间间隔点上的温度偏差都在5℃以内，按照各第二压力表表压到达0.8MPa的先后顺序进行判断，第二压力表表压越晚到达0.8MPa的对应真空绝热管的性能越好；
若m组测试组中至少有一组测试组在至多二个时间间隔点上的温度偏差大于5℃，且各组测试组中任一连续三个时间间隔点的温度偏差中至少有二个时间间隔点上的温度偏差在5℃以内，按照各第二压力表表压到达0.8MPa的先后顺序进行判断，第二压力表表压越晚到达0.8MPa的对应真空绝热管的性能越好；
若m组测试组中至少有一组测试组存在连续二个相邻时间间隔点的温度偏差大于5℃的情况，排除存在连续二个相邻时间间隔点的温度偏差大于5℃情况的测试组对应的真空绝热管；在剩余测试组中，按照各第二压力表表压到达0.8MPa的先后顺序进行判断，第二压力表表压越晚到达0.8MPa的对应真空绝热管的性能越好；
若m组测试组中至少有一组测试组在至少三个时间间隔点上的温度偏差大于5℃，排除至少三个时间间隔点上的温度偏差大于5℃的测试组对应的真空绝热管；在剩余测试组中，按照各第二压力表表压到达0.8MPa的先后顺序进行判断，第二压力表表压越晚到达0.8MPa的对应真空绝热管的性能越好。
实施例
本实施例与实施例一的区别是，实施例一中的系统自始至终都连接在测试区域中，而实施例二中可以在系统再平衡处于静置状态时，将不再需要的管路等搬离测试区域，其余结构及测试方法均与实施例一相同，因而本实施例只详细描述与实施例一不同的部分，相同部分参见实施例一所示。
在系统再平衡处于静置过程中，后续不会再使用到液氮储罐1和缓冲罐2了，为了防止除各测试组外的其他管路及液氮储罐1和缓冲罐2占用空间，可以将这部分用不到的管路及液氮储罐1和缓冲罐2拆除。
本实施例做如下设计：如图4、图5和图6所示，使位于第一安全阀55与总安全排放管48之间的第一安全排放管46由第一前部连接管461、第一金属软管462和第一后部连接管463三者通过二个第一接头密封连接构成。位于第二截止阀52与第一U型集液器61之间的第三管道43由第二前部连接管431、第二金属软管432和第三后部连接管433三者通过二个第二接头密封连接构成。每组测试组中的第四管道44的进口与第三截止阀53之间的第四管道由第三前部连接管443、第三金属软管444、第三后部连接管445三者通过二个第三接头密封连接构成。第一管道41、缓冲罐2、第一安全阀55至第一管道41之间的第一安全排放管46、第一前部连接管461、第一金属软管462、第二管道42、第二截止阀52至第二管道42与第三管道43连接处的第三管道43、第二前部连接管431、第二金属软管432、各组测试组中的第三前部连接管443和第三金属软管445均集成安装于同一个安装架或安装板上、形成一个集成撬。
此时，将系统分成三部分：液氮储罐为A部分，集成撬为B部分，系统中除掉A部分和B部分以外的为C部分。当系统再平衡处于静置状态时，即可将液氮储罐1的出口阀11与第一管道41断开连接，集成撬中的第一金属软管462和第一后部连接管463两者之间断开连接，第二金属软管432和第三后部连接管433两者之间断开连接，各组测试组中的第三金属软管444和对应的第三后部连接管445断开连接，此时就能将集成撬、和液氮储罐搬离测试区域，测试区域仅保留C部分。
每个真空绝热管的内容积为V，接入真空管绝管性能测试系统中的真空绝热管的数量为N，缓冲罐中的液氮存储容积大于1.2NV。对缓冲罐液氮存储容积的设置是为了使缓冲罐能够在提供液氮的场合能充分提供液氮，在进行到系统再平衡过程中不需要B部分，移除B部分时，缓冲罐内的留存的液氮量非常少，因而直接排放掉缓冲罐内留存的液氮，对成本等也没多少影响。因而这里缓冲罐就不需要在进口和出口处分别设置一个出口阀门了，当然在实际操作中也可以在缓冲罐的进口和出口处分别设置一个出口阀门，但是这会增加成本。
真空绝热管测试试验记录及说明如下。
S1.由三个不同的生产厂家提供的符合同一国家标准的合格的真空绝热管，每个厂家对应一个真空绝热管，三根空绝热管的内管管径、内管长度、及内管形状均一致，此时，真空绝热管性能测试系统中接入三组测试组，如图3和图6所示，为方便表述，将三根真空绝热管分别标定为：一号真空绝热管81、二号真空绝热管82、三号真空绝热管83。
S2.气密性试验（时间为2023年3月31日上午11：00）：
整个真空绝热管性能测试系统中充入常温干洁氮气（氮气纯度不小于99.5%），使测试系统压力缓慢上升至0.8MPa，初步保压10min，对真空绝热管性能测试系统中的所有焊接接头和连接部位进行泄漏检查。经肥皂液检查无漏气，判定系统密封性能合格。
气密性试验合格后系统泄压至0.06MPa后保压，经氧气含量检测仪测得含氧量为0.5%，露点测试仪测得露点-55℃，满足试验条件。
S3.系统预冷：系统预冷后各真空绝热管的温度参数如表1所示。
表1系统预冷后各真空绝热管的温度参数
S4.系统平衡：系统平衡后第一压力表33、各第二压力34表参数如表2所示。为方便描述，将一号空绝热管81对应的测试组中的第二压力表341标定为PG-1，将二号空绝热管82对应的测试组中的第二压力表342标定为PG-2，将三号空绝热管83对应的测试组中的第二压力表343标定为PG-3，将第一压力表33标定为PG-4。系统平衡后第一压力表33、各第二压力表34参数如表2所示。
表2系统平衡后第一压力表、各第二压力表参数
S5.系统再平衡：系统再平衡过程中第一压力表33、各第二压力表34参数如表3所示。
表3系统再平衡过程中第一压力表、各第二压力表参数
S6.数据采集：系统再平衡静置结束，开始记录数据：2023年3月31日14：18，一号真空绝热管81、二号真空绝热管82、三号真空绝热管83均处于系统再平衡静置结束状态，压力归零，开始测试，为方便描述，将一号空绝热管81对应的测试组中的第二温度计321标定为TG-1，将二号空绝热管82对应的测试组中的第二温度计322标定为TG-2，将三号空绝热管83对应的测试组中的第三温度计323标定为TG-3，将第一温度计31标定为TG-4。各真空绝热管测试记录数据如表4所示。
表4各真空绝热管测试记录表（第一安全阀、各第二安全阀整定压力：0.82MPa）
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结合试验过程现象及相关记录数据，可初步判定三根真空绝热管性能从优至劣依次为：三号真空绝热管83＞一号真空绝热管81＞二号真空绝热管82。
其中，二号真空绝热管82在试验过程时外管结霜、试验开始约24min后第二安全阀56第一次起跳，可初步判定二号真空绝热管82本身异常，疑似二号真空绝热管82真空泄漏。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种真空绝热管性能测试方法，其特征在于：该方法采用如下真空绝热管性能测试系统，所述的真空绝热管性能测试系统的结构包括：液氮储罐、缓冲罐、以及用于测试真空绝热管性能测试系统所处环境的第一温度计；液氮储罐的出口阀的出口通过第一管道与缓冲罐的进口连接，在第一管道上安装有第一截止阀，在第一截止阀与缓冲罐的进口之间的第一管道上连接有带第一安全阀的第一安全排放管；在缓冲罐的出口处连接有第二管道，在第二管道上安装有第一压力表，第二管道的出口分别与n组测试组的进口并联连接，n≥2，在第二管道的进口端与第一压力表的引压管连接处之间的第二管道上连接有第三管道，在第三管道上、由第三管道的进口端向第三管道的出口端方向依次安装有第二截止阀和第一U型集液器；每组测试组的结构包括：第四管道、第五管道、以及用于测试真空绝热管的外表面温度的第二温度计，第四管道的一端为测试组的进口，第四管道的另一端安装有能与真空绝热管的一端端部密封连接的第一接头部，在第四管道上安装有第三截止阀，在第三截止阀与第一接头部之间的第四管道上连接有带第二安全阀的第二安全排放管；第五管道的一端安装有能与真空绝热管的一端端部密封连接的第二接头部，第五管道的另一端为测试组的出口，在第五管道上、由第二接头部向测试组的出口方向依次安装有第四截止阀和第二U型集液器，在第二接头部与第四截止阀之间的第五管道上安装有第二压力表；n组测试组的出口、第一安全排放管的出口、第二安全排放管的出口、第三管道的出口汇集后与总安全排放管连接；
所述的第一U型集液器、各第二U型集液器的结构相同，均由一根直管和U型集液管构成，U型集液管由集液管、沿集液管的前端向上弯折形成的第一连接管、沿集液管的后端向上弯折形成的第二连接管一体成型构成U形形状的管道；第一连接管的开口端密封连接于直管的前段底部管壁上的第一连接孔上，第二连接管的开口端密封连接于直管的后段底部管壁上的第二连接孔上，且集液管的管径大于直管的管径，第一连接管的管径小于直管的管径，第二连接管的管径小于直管的管径；
所述的真空绝热管性能测试方法的具体步骤为:
S1.真空绝热管安装：真空绝热管性能测试系统接入与需要测量的合格的真空绝热管数量一致的测试组，将需要进行测试的各合格的真空绝热管分别接入各测试组中，一根真空绝热管对应一个测试组，各真空绝热管的一端与所对应的测试组中的第一接头部密封连接，各真空绝热管的另一端与所对应的测试组中的第二接头部密封连接；同一批接入真空绝热管性能测试系统的合格的真空绝热管内管管径、内管长度、及内管形状均一致；
S2.气密性试验：使第一管道与液氮储罐的出口阀的出口断开连接，采用气密性试验介质对真空绝热管性能测试系统进行气密性试验，气密性试验合格后使整个真空绝热管性能测试系统泄压至保压压力后进行保压，保压的表压为0.05MPa～0.08MPa；
S3.系统预冷：使第一管道与液氮储罐的出口阀的出口连接，打开液氮储罐的出口阀，对各真空绝热管进行预冷处理，降低接入真空绝热管性能测试系统中的各真空绝热管的管内温度；具体为：打开各测试组中的第三截止阀、各测试组中的第四截止阀、液氮储罐的出口阀；液氮经第一管道、缓冲罐、第二管道流入至各测试组中，当所有测试组中的第二U型集液器中的集液管外表面都出现明显结霜时，关闭各测试组中的第三截止阀及液氮储罐的出口阀，并静置0.4～0.6小时；明显结霜为结霜逐渐增加至人肉眼观察不到第二U型集液器中的集液管外表面材料颜色时的结霜程度；
S4.系统平衡：
（1）使第一管道与液氮储罐的出口阀的出口连接，打开各测试组中的第三截止阀、各测试组中的第四截止阀、液氮储罐的出口阀；液氮经第一管道、缓冲罐、第二管道流入至各测试组中，当所有测试组中的第二U型集液器中的集液管外表面都出现明显结霜时，关闭各测试组中的第三截止阀、各测试组中的第四截止阀、液氮储罐的出口阀；明显结霜为结霜逐渐增加至人肉眼观察不到第二U型集液器中的集液管外表面材料颜色时的结霜程度；
（2）静置0.4～0.6小时；
S5.系统再平衡：
（1）打开第二截止阀，缓冲罐的出口至各第三截止阀之间的管路系统中的介质经第三管道、总安全排放管向系统外排放，在排放过程中当第一U型集液器中的集液管外表面出现明显结霜时，关闭第二截止阀；明显结霜为结霜逐渐增加至人肉眼观察不到第一U型集液器中的集液管外表面材料颜色时的结霜程度；
（2）打开各测试组中的第三截止阀，缓冲罐中的液氮向各真空绝热管进行补液，当测试组中的各第二压力表示值相等并稳定时，关闭各测试组中的第三截止阀；
（3）静置1～2小时；
S6.数据采集：
（1）观察并记录各第二压力表的初始压力值、以及各第二温度计的初始温度值；其中S5第（3）步骤中静置结束后第一次采集时间点上的每个测试组中的第二压力表的表压为各自真空绝热管的初始压力值，同时在该时间点上采集的每个测试组中的第二温度计的温度值为各自真空绝热管的初始温度值；
（2）从记录各真空绝热管的初始压力值及初始温度值的时间点开始，以相同间隔时间观察并记录每个时间间隔点上的各第二压力表的压力值、以及各第二温度计的温度值；间隔时间不小于0.5小时，且间隔时间不大于1小时；
（3）各第二压力表中任一压力表的表压达到0.8MPa时，停止记录该压力表所在测试组的后续压力值、以及该压力表所在测试组的后续第二温度计的温度值；其余未达到0.8MPa的第二压力表所对应的测试组继续步骤（2）的数据记录，当所有第二压力表的表压均达到0.8MPa时，数据记录结束；
S7.数据分析：在观察和记录的每个时间间隔点上，每个真空绝热管的外表面温度及对应环境温度之间温差均为该真空绝热管在该时间间隔点上的温度偏差；
若m组测试组采集的每个时间间隔点上的温度偏差都在5℃以内，按照各第二压力表表压到达0.8MPa的先后顺序进行判断，第二压力表表压越晚到达0.8MPa的对应真空绝热管的性能越好；
若m组测试组中至少有一组测试组在至多二个时间间隔点上的温度偏差大于5℃，且各组测试组中任一连续三个时间间隔点的温度偏差中至少有二个时间间隔点上的温度偏差在5℃以内，按照各第二压力表表压到达0.8MPa的先后顺序进行判断，第二压力表表压越晚到达0.8MPa的对应真空绝热管的性能越好；
若m组测试组中至少有一组测试组存在连续二个相邻时间间隔点的温度偏差大于5℃的情况，排除存在连续二个相邻时间间隔点的温度偏差大于5℃情况的测试组对应的真空绝热管；在剩余测试组中，按照各第二压力表表压到达0.8MPa的先后顺序进行判断，第二压力表表压越晚到达0.8MPa的对应真空绝热管的性能越好；
若m组测试组中至少有一组测试组在至少三个时间间隔点上的温度偏差大于5℃，排除至少三个时间间隔点上的温度偏差大于5℃的测试组对应的真空绝热管；在剩余测试组中，按照各第二压力表表压最后到达0.8MPa的顺序进行判断，第二压力表表压越晚到达0.8MPa的对应真空绝热管的性能越好。
2.根据权利要求1所述的一种真空绝热管性能测试方法，其特征在于：集液管的管径为d3，直管的管径为d1，d3＞1.5 d1；第一连接管的管径为d2，d1＞2d2；第二连接管的管径为d4，d1＞2d4；集液管的长度L1为200～250mm，第一连接管的长度L2为150～200mm，第三连接管的长度L3为150～200mm，且L2=L3。
3.根据权利要求1或2所述的一种真空绝热管性能测试方法，其特征在于：第一安全阀、第二安全阀的整定压力值相同，且第一安全阀、第二安全阀的整定压力为0.82～0.84MPa；第一压力表和各第二压力表的量程为0～1.6MPa；液氮储罐内存储的液氮的表压为0.1～0.15MPa，缓冲罐内存储的液氮的表压为0.1～0.15MPa；每个真空绝热管的内容积为V，接入真空管绝管性能测试系统中的真空绝热管的数量为N，缓冲罐中的液氮存储容积大于1.2NV。
4.根据权利要求1所述的一种真空绝热管性能测试方法，其特征在于：第四管道由竖向设置的第二连接管道和连接于第二连接管道顶部的第一连接管道构成，第一连接管道的进口为测试组的进口，第三截止阀位于第一连接管道上，第一接头部位于第二连接管道的出口处；第五管道由竖向设置的第三连接管道和连接于第三连接管道顶部的第四连接管道构成，第二接头部位于第三连接管道的进口处，第四连接管道的出口为测试组的出口，第四截止阀和第二U型集液器位于第四连接管道上。
5.根据权利要求1或2或4所述的一种真空绝热管性能测试方法，其特征在于：位于第一安全阀与总安全排放管之间的第一安全排放管由第一前部连接管、第一金属软管和第一后部连接管三者通过二个第一接头密封连接构成；位于第二截止阀与第一U型集液器之间的第三管道由第二前部连接管、第二金属软管和第三后部连接管三者通过二个第二接头密封连接构成；每组测试组中的第四管道的进口与第三截止阀之间的第四管道由第三前部连接管、第三金属软管、第三后部连接管三者通过二个第三接头密封连接构成；第一管道、缓冲罐、第一安全阀至第一管道与第一安全排放管连接处的第一安全排放管、第一前部连接管、第一金属软管、第二管道、第二截止阀至第二管道与第三管道连接处的第三管道、第二前部连接管、第二金属软管、各组测试组中的第三前部连接管和第三金属软管均集成安装于同一个安装架或安装板上、形成一个集成撬。
6.根据权利要求1所述的一种真空绝热管性能测试方法，其特征在于： S2步骤中进行气密性试验的步骤为：气密性试验介质为氮气，将第一管道的进口与氮气源连通，往真空绝热管性能测试系统中通入氮气，氮气为常温，氮气的露点为-25℃以下，氮气的纯度不小于99.5%；试验过程中真空绝热管性能测试系统中的氮气的压力以低于0.08MPa/min的速度上升，当真空绝热管性能测试系统中的压力达到0.8MPa时进行初步保压，在初步保压过程中对真空绝热管性能测试系统进行泄漏检查。
7.根据权利要求6所述的一种真空绝热管性能测试方法，其特征在于：在初步保压10～12分钟后，对真空绝热管性能测试系统进行泄漏检查。
8.根据权利要求1所述的一种真空绝热管性能测试方法，其特征在于：系统预冷中的静置时间为0.5小时，系统平衡中的静置时间为0.5小时。
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