CN207528442U - 一种漏热测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种漏热测试装置，装置具体包括第一隔热容器、第二隔热容器、液态介质源、气态介质源、液位计以及流量计，第一隔热容器设置在第二隔热容器内，低温阀的阀盖组件置于第二隔热容器内，液态介质源向第一隔热容器提供液态介质，气态介质源向第一隔热容器提供气态介质，流量计与第一隔热容器连通，还包括用于测量从第一隔热容器流入到流量计内流体温度的温度传感器以及用于测量从第一隔热容器流入到流量计内流体压力的压力传感器，温度传感器与压力传感器均与处理器连接，用于将所检测到的温度信号与压力信号传输给处理器进行交换计算。本实用新型提供的漏热测试装置，能够实现对低温阀类的漏热量进行有效测试。
Description
技术领域
本实用新型涉及低温设备测试技术领域，特别涉及一种漏热测试装置。
背景技术
漏热量是指单位时间内从周围环境传递到低温设备内介质的热量，对于低温阀而言，漏热量指单位时间内通过低温阀从周围环境传递到其流道内运行介质的热量。在现有的众多工程技术中需要用到大量的低温液体以满足生产与科研的需要，而低温阀是众多低温设备中一个常用的且重要的元器件，其使用环境温度均低于常温或者远低于常温，这要求低温阀能够抵受工作环境下的低温且漏热量小。因此，低温阀的漏热量的测试对保证其在低温环境下正常工作具有十分重要的意义。目前还没有相关的低温阀漏热测试装置能够准确的测量漏热量，绝大多数都是通过软件模拟的方法得到模拟结果。
鉴于此，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种漏热测试装置，使其更具有实用性。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种漏热测试装置，能够对低温阀的漏热量进行准确的测试，更具使用价值。
一种漏热测试装置，包括第一隔热容器、第二隔热容器、液态介质源、气态介质源、液位计以及流量计，第一隔热容器设置在第二隔热容器内，被测低温阀的阀盖组件置于第二隔热容器内，且处于阀盖组件上的出入口均与第一隔热容器连通，液态介质源通过位于管路上的第一阀与第一隔热容器联通，用于向第一隔热容器提供液态介质，气态介质源通过位于管路上的第二阀与第一隔热容器联通，用于向第一隔热容器提供气态介质，流量计通过流量计保护阀与第一隔热容器连通，用于计量第一隔热容器流出的流体质量流量或体积流量；
还包括用于测量从第一隔热容器流入流量计内流体温度的温度传感器以及用于测量从第一隔热容器流入流量计内流体压力的压力传感器，温度传感器与压力传感器均与处理器连接，用于将所检测到的温度信号与压力信号传输给处理器进行处理，在第一隔热容器与流量计之间设置有气体排出管路，气体排出管路上设置有流量计支路阀。
进一步地，在阀盖组件的表面设置有第一辅助温度传感器，用于检测阀盖组件表面的温度；第一隔热容器的外表面设置有第二辅助温度传感器，用于检测第一隔热容器外表面的温度，所检测到的所有温度值均传输给处理器。
进一步地，第一隔热容器为液氮杜瓦，在液氮杜瓦的外壁上包裹有绝热纸。
进一步地，第二隔热容器为带有真空腔的绝热杜瓦，在绝热杜瓦的内壁内设填充有绝热粉。
进一步地，第一隔热容器与流量计的连接管路上设置有螺旋区，螺旋区包括第一螺旋区和/或第二螺旋区，第一螺旋区设置在第二隔热容器内，第二螺旋区设置在第二隔热容器外。
进一步地，液态介质源与气态介质源均通过与主管路连接的第一管路和第二管路和第一隔热容器连通。
一种基于上述漏热测试装置的使用方法，包括以下步骤：
1)将被测低温阀安装到漏热测试装置上，将第二隔热容器内腔抽真空至标准要求；
2)关闭第一阀和流量计保护阀，打开第二阀和流量计支路阀，向第一隔热容器内通入气态介质，使得气态介质通过流量计支路阀排出；
3)关闭第二阀，打开第一阀，向第一隔热容器内通入液态介质，通过液位计检测液态介质液位高度，待达到要求液位高度时停止提供液态介质；
4)打开流量计保护阀关闭流量计支路阀，液态介质因被测低温阀漏热变为气态介质并通过流量计排出，待气流平稳后记录在一预设时间段内流量计的质量流量读数或体积流量读数；
5)当向第一隔热容器内通入液态介质且流量计读数平稳时，检测并记录流入流量计的低温介质气体的温度与压力，并将检测到的所有数据传输给处理器计算漏热量。进一步地，漏热量的计算方法如下：
a.当流量计采用体积流量数据记录时，漏热量按下式(A)计算：
式中：
Q0——测试漏热量，单位为瓦(W)；
GV——蒸发气体体积流量日平均值，单位为立方米每秒(m3/s)；
ψ——流量计的校正系数，标定时给定值；
ρg——标准大气压(101.325KPa)、273.15K下试验介质的气体密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；
ρv——实验环境压力日平均值下试验介质的饱和蒸汽密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；
ρL——实验环境压力日平均值下试验介质的饱和液体密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；
T——流量计入口温度日平均值，单位为开尔文(K)；
P——流量计入口压力日平均值，单位为兆帕(MPa)；
hfg——流量计入口压力日平均值下饱和液体的汽化潜热，单位为千焦每千克(KJ/Kg)；
b.当流量计采用质量流量数据记录时，漏热量按下式(B)计算：
式中：
Q0——测试漏热量，单位为瓦(W)；
Gm——蒸发气体质量流量日平均值，单位为千克每秒(Kg/s)；
ρv——实验环境压力日平均值下试验介质的饱和蒸汽密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；
ρL——实验环境压力日平均值下试验介质的饱和液体密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；
ψ——流量计的校正系数，标定时给定值；
其余同式(A)。
采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下的有益效果：
本实用新型中的漏热测试装置可对低温阀的漏热量进行准确的测试，完全可取代通过软件模拟的方法来获得测试结果的方式，为低温阀漏热量的测试提供了新的途径和方法，同时测试的数据准确，有效的保证了低温阀在低温环境下的正常工作。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施案例或现有技术中的技术方案，下面将对实施案例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施案例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为漏热测试装置的结构示意图；
附图标记：第一隔热容器1、第二隔热容器2、液态介质源3、气态介质源4、液位计5、流量计6、温度传感器7、压力传感器8、处理器9、第一辅助温度传感器10、第二辅助温度传感器11、第一螺旋区12、第二螺旋区13、主管路14、第一管路15、第二管路16、第一阀17、第二阀18、被测低温阀19、阀盖组件20、流量计支路阀22。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施案例中的附图，对本实用新型实施案例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施案例仅仅是本实用新型一部分实施案例。基于本实用新型中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示的一种漏热测试装置，包括第一隔热容器1、第二隔热容器2、液态介质源3、气态介质源4、液位计5以及流量计6，第一隔热容器1设置在第二隔热容器2内，被测低温阀19的阀盖组件20置于第二隔热容器2内，且处于阀盖组件20上的出入口均与第一隔热容器1连通，液态介质源3通过位于管路上的第一阀17与第一隔热容器1联通，用于向第一隔热容器1提供液态介质，气态介质源4通过位于管路上的第二阀18与第一隔热容器1联通，用于向第一隔热容器1提供气态介质，流量计6通过流量计保护阀21与第一隔热容器1连通，用于计量第一隔热容器流出的流体质量流量或体积流量；还包括用于测量从第一隔热容器1流入流量计6内流体温度的温度传感器7以及用于测量从第一隔热容器1流入流量计6内流体压力的压力传感器8，温度传感器7与压力传感器8均与处理器9连接，用于将所检测到的温度信号与压力信号传输给处理器9进行处理，在第一隔热容器1与流量计6之间设置有气体排出管路，气体排出管路上设置有流量计支路阀22。流量计6前设置有流量计保护阀21和流量计支路阀22，当低温介质不稳定时关闭流量计保护阀21打开流量计支路阀22，使低温介质通过支管路排除，待气流稳定后打开流量计保护阀21关闭流量计支路阀22进行数据检测。
为了使得温度的采集更加全面且准确，在阀盖组件20的表面设置有第一辅助温度传感器10，用于检测阀盖组件20表面的温度；第一隔热容器1的外表面设置有第二辅助温度传感器11，用于检测第一隔热容器1外表面的温度，所检测到的所有温度值均传输给处理器9，和温度传感器7所采集的温度数据一起作为后续计算的依据。第一辅助温度传感器10沿阀盖组件20轴向均匀分布四个检测点，用于检测阀盖组件20不同位置表面的不同温度，这样可以监测到低温状态下温度的分布情况，进而得到热量的传输情况，除此之外，第一辅助温度传感器组10和第二辅助温度传感器11还可用于辅助判断第一隔热容器1中液位的高度，且能够用于检验实验前的排空气操作、试验后的复温操作等是否进行完全，还能够用于计算机数值模拟以对结果进行校验。
第一隔热容器1为液氮杜瓦，在液氮杜瓦的外壁上包裹有绝热纸，绝热纸包裹30层，在阀盖组件20的外表面也可以包裹绝热纸，包裹30层，包裹绝热纸的目的是进一步降低辐射漏热；第二隔热容器2为带有真空腔的绝热杜瓦，在绝热杜瓦的内壁内设填充有绝热粉，绝热粉可为真空珠光砂或气凝胶粉末，气凝胶粉末可具体为铝气凝胶粉末或硅气凝胶粉末，当采用真空珠光砂时，可以掺混适量金属粉末以提高绝热粉的绝热性能。
第一隔热容器1与流量计6的连接管路上设置有螺旋区，螺旋区包括第一螺旋区12和第二螺旋区13，第一螺旋区12设置在第二隔热容器2内，第二螺旋区13设置在第二隔热容器2外。第一螺旋区12可以有效防止液态介质在不稳定状态下伴随气态直接经流量计6喷出，对流量计6进行有效地保护，还可以通过螺旋区的换热降低流出管路的漏热量；第二螺旋区13可以对气态流体起缓冲作用，使得气态流体的流量变化平稳，有利于提高测试结果的准确性；同时通过螺旋区与常温空气的换热降低低温气体温度，从而对流量计6进一步保护。
液态介质源3与气态介质源4均通过与主管路14连接的第一管路15和第二管路16和第一隔热容器1连通，本实施例中，液态介质源3与气态介质源4为同种介质，通过同一主管路14不会对二者造成任何影响，但是却可以节省管路的布置，降低布管难度。
一种基于上述漏热测试装置的使用方法，包括以下步骤：
1)将被测低温阀19安装到漏热测试装置上，将第二隔热容器2内腔抽真空至标准要求；
2)关闭第一阀17和流量计保护阀21，打开第二阀18和流量计支路阀22，向第一隔热容器1内通入气态介质，使得气态介质通过流量计支路阀22排出，先通入气态介质，为了排尽漏热测试装置内的空气，以避免装置内空气对测试的影响；
3)关闭第二阀18，打开第一阀17，向第一隔热容器1内通入液态介质，通过液位计5检测液态介质液位高度，待达到要求液位高度时停止提供液态介质；
4)打开流量计保护阀21，关闭流量计支路,22，液态介质因被测低温阀19漏热变为气态介质并通过流量计6排出，待气流平稳后记录在24小时内流量计6的质量流量读数或体积流量读数。
5)当向第一隔热容器1内通入液态介质且流量计6读数平稳时，检测并记录流入流量计6的低温介质气体的温度与压力，并将检测到的所有数据传输给处理器9计算漏热量，计算方法如下：
a.当流量计6采用体积流量数据记录时，漏热量按下式(A)计算：
式中：
Q0——测试漏热量，单位为瓦(W)；
GV——蒸发气体体积流量日平均值，单位为立方米每秒(m3/s)；
ψ——流量计的校正系数，标定时给定值；
ρg——标准大气压(101.325KPa)、273.15K下试验介质的气体密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；
ρv——实验环境压力日平均值下试验介质的饱和蒸汽密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；
ρL——实验环境压力日平均值下试验介质的饱和液体密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；
T——流量计入口温度日平均值，单位为开尔文(K)；
P——流量计入口压力日平均值，单位为兆帕(MPa)；
hfg——流量计入口压力日平均值下饱和液体的汽化潜热，单位为千焦每千克(KJ/Kg)；
b.当流量计(6)采用质量流量数据记录时，漏热量按下式(B)计算：
式中：
Q0——测试漏热量，单位为瓦(W)；
Gm——蒸发气体质量流量日平均值，单位为千克每秒(Kg/s)；
ρv——实验环境压力日平均值下试验介质的饱和蒸汽密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；
ρL——实验环境压力日平均值下试验介质的饱和液体密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；
ψ——流量计的校正系数，标定时给定值；
其余同式(A)。
Claims (6)
1.一种漏热测试装置，其特征在于，包括第一隔热容器（1）、第二隔热容器（2）、液态介质源（3）、气态介质源（4）、液位计（5）以及流量计（6），所述第一隔热容器（1）设置在所述第二隔热容器（2）内，被测低温阀（19）的阀盖组件（20）置于第二隔热容器（2）内，且处于阀盖组件（20）上的出入口均与第一隔热容器（1）连通，所述液态介质源（3）通过位于管路上的第一阀（17）与所述第一隔热容器（1）联通，用于向所述第一隔热容器（1）提供液态介质，所述气态介质源（4）通过位于管路上的第二阀（18）与所述第一隔热容器（1）联通，用于向第一隔热容器（1）提供气态介质，流量计（6）通过流量计保护阀（21）与第一隔热容器（1）连通，用于计量第一隔热容器流出的流体质量流量或体积流量；
还包括用于测量从第一隔热容器（1）流入流量计（6）内流体温度的温度传感器（7）以及用于测量从第一隔热容器（1）流入所述流量计（6）内流体压力的压力传感器（8），温度传感器（7）与所述压力传感器（8）均与处理器（9）连接，用于将所检测到的温度信号与压力信号传输给处理器（9）进行处理，在所述第一隔热容器（1）与流量计（6）之间设置有气体排出管路，所述气体排出管路上设置有流量计支路阀（22）。
2.根据权利要求1所述的漏热测试装置，其特征在于，在所述阀盖组件（20）的表面设置有第一辅助温度传感器（10），用于检测所述阀盖组件（20）表面的温度；所述第一隔热容器（1）的外表面设置有第二辅助温度传感器（11），用于检测所述第一隔热容器（1）外表面的温度，所检测到的所有温度值均传输给所述处理器（9）。
3.根据权利要求1所述的漏热测试装置，其特征在于，所述第一隔热容器（1）为液氮杜瓦，在所述液氮杜瓦的外壁上包裹有绝热纸。
4.根据权利要求1所述的漏热测试装置，其特征在于，所述第二隔热容器（2）为带有真空腔的绝热杜瓦，在所述绝热杜瓦的内壁内设填充有绝热粉。
5.根据权利要求1所述的漏热测试装置，其特征在于，所述第一隔热容器（1）与流量计（6）的连接管路上设置有螺旋区，所述螺旋区包括第一螺旋区（12）和/或第二螺旋区（13），第一螺旋区（12）设置在第二隔热容器（2）内，第二
螺旋区（13）设置在第二隔热容器（2）外。
6.根据权利要求1所述的漏热测试装置，其特征在于，所述液态介质源（3）与气态介质源（4）均通过与主管路（14）连接的第一管路（15）和第二管路（16）和第一隔热容器（1）连通。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN107907321A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-04-13 | 江苏克劳特低温技术有限公司 | 一种漏热测试装置及其使用方法 |
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2017
- 2017-12-15 CN CN201721756720.6U patent/CN207528442U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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