CN212134401U - 一种气瓶静态蒸发率检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气瓶静态蒸发率检测装置，包括温度采集器、压力采集器、集成式测试器，温度采集器连接在气瓶放空阀管路的进口处，压力采集器连接在气瓶放空阀的出口处；温度采集器和压力采集器均通过信号电缆连接在集成式测试器上；或者温度采集器和压力采集器均单独工作，集成式测试器用于计算气瓶静态蒸发率。本实用新型能够使气瓶在正常工作状态下、免工质更换的、快速的、准确的测量气瓶静态蒸发率，能够提高检测的可操作性、降低检测成本、缩短检测时间，提高检测效率；集成式测试器上设有多个端口，能够实现多通道同时检测与计算，节省检测时间。

Description

一种气瓶静态蒸发率检测装置

技术领域

本实用新型涉及容器性能检测领域，具体涉及一种气瓶静态蒸发率检测装置。

背景技术

静态蒸发率是衡量低温绝热气瓶保冷性能的一个重要指标，依据GB/T34347-2017《低温绝热气瓶定期检验与评定》、GB/T 18443.5-2010《真空绝热深冷设备性能试验方法第5部分：静态蒸发率测量》，每只气瓶做静态蒸发率测试至少需要24个小时，还不包括工质更换、静止、测试等一系列工序，耗时耗功。以LNG公交车为例，车载气瓶不能任意拆装，导致称重法不适用于该项检验，而流量计法需要4～5天的检验周期，对于公交上的LNG气瓶来说时间太长，数据采集设备也比较繁琐，因此目前标准中规定的检验方法不足以满足实际的检验现状。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种气瓶静态蒸发率检测装置，该检测装置能够使气瓶在正常工作状态下、免工质更换的、快速的、准确的测量静态蒸发率。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种气瓶静态蒸发率检测装置，包括温度采集器、压力采集器、集成式测试器，温度采集器连接在气瓶放空阀管路的进口处，压力采集器连接在气瓶放空阀的出口处；温度采集器和压力采集器均通过信号电缆连接在集成式测试器上；或者温度采集器和压力采集器均单独工作，集成式测试器用于计算气瓶静态蒸发率。

进一步的，集成式测试器包括显示面板和多个调节键。

进一步的，集成式测试器上设有多个端口，多个端口可同时连接多根信号电缆。

进一步的，集成式测试器、温度采集器、压力采集器均通过快速接头与信号电缆连接。

进一步的，温度采集器的量程为-200～150℃，允差值为±1℃，温度采集器为温度传感器或热电偶。

进一步的，压力采集器的量程为0～4MPa，精度为0.01MPa，压力采集器为压力传感器或压力表。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

本实用新型能够使气瓶在正常工作状态下、免工质更换的、快速的、准确的测量气瓶静态蒸发率，能够提高检测的可操作性、降低检测成本、缩短检测时间，提高检测效率；集成式测试器上设有多个端口，能够实现多通道同时检测与计算，节省检测时间。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型气瓶的俯视图。

其中：1为温度采集器，2为压力采集器，3为集成式测试器，3-1为显示面板，3-2为调节键，4为气瓶，5为放空阀，6为信号电缆。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种气瓶静态蒸发率检测装置，包括温度采集器、压力采集器、集成式测试器；温度采集器连接在气瓶放空阀管路的进口处，温度采集器选用量程为-200～150℃，允差值为±1℃的温度传感器或热电偶，温度采集器用于测量气瓶放空阀管路的进口处的温度值；压力采集器连接在气瓶放空阀的出口处，压力采集器选用精度量程为0～4MPa，精度为0.01MPa的压力传感器或压力表，压力采集器用于测量气瓶放空阀的出口处的压力值；温度采集器和压力采集器有两种工作方式，第一种工作方式是：温度采集器和压力采集器均通过信号电缆连接在集成式测试器上，信号电缆能将温度采集器采集到的温度值和压力采集器采集到的压力值直接传输到集成式测试器上；第二种工作方式是：温度采集器和压力采集器均不与集成式测试器连接，温度采集器和压力采集器单独工作，然后将温度采集器采集到的温度值和压力采集器采集到的压力值手动输入到集成式测试器上；集成式测试器用于计算气瓶静态蒸发率。

如图1所示，集成式测试器包括显示面板和多个调节键，调节键位于显示面板下，显示面板可显示多个基础参数、采集到的温度值、采集到的压力值、漏热量以及所得到的静态蒸发率，多个调节键可对应地输入、调节相应的数据；集成式测试器上还设有多个端口，多个端口可同时连接多根信号电缆，并通过多根信号电缆连接多个温度采集器和压力采集器，可同时采集多个气瓶的温度值和压力值，实现多通道同时检测与计算，节省检测时间，提高检测效率。集成式测试器、温度采集器、压力采集器均通过快速接头与信号电缆连接，在本实施方式中，快速接头选用BNC转接头。

在使用本装置检测气瓶静态蒸发率时，温度采集器和压力采集器选用第一种工作方式，即温度采集器和压力采集器均通过信号电缆连接在集成式测试器上，然后再将温度采集器连接在气瓶放空阀管路的进口处，保持放空阀打开，其余阀门均关闭，测量气瓶放空阀管路的进口处的温度，即采集瓶内气体流入放空阀管路的进口处的温度，记录气瓶放空阀管路的进口处的温度值，并计算出温度平均值。然后将压力采集器连接在气瓶放空阀的出口处，保持放空阀打开，其余阀门均关闭，使整个气瓶内部进行自然升压6～12小时，因为压力采集器连接在气瓶放空阀的出口处，致使瓶内气体不能向外流出，整个气瓶内是密闭的，所以静置过程中压力会升高，静态升压6～12小时以后，将瓶内介质摇匀，使得试验介质处于最终饱和状态，在此过程中瓶内压力会下降，测量气瓶放空阀的出口处的最低压力值，即记录瓶内压力下降后的最低值。在此过程中，温度采集器采集到的温度平均值和压力采集器采集到的最低压力值能通过信号电缆传输到集成式测试器上，并可通过集成式测试器的显示面板显示出来，然后在集成式测试器上设置多个基础参数，通过集成式测试器内部一系列的公式运算，即可得到最终的静态蒸发率。

检测气瓶静态蒸发率，包括以下步骤：

第一步：向气瓶充装试验介质至额定充满率，然后将气瓶静置直至达到热平衡，试验介质可为液氮、液化天然气或者其他介质；

第二步：将温度采集器连接在气瓶放空阀管路的进口处，保持放空阀打开，其余阀门均关闭，测量气瓶放空阀管路的进口处的温度，并计算出放空阀管路进口处的温度平均值T’；

第三步：撤去温度采集器，对气瓶进行称重，将所得的气瓶总重减去气瓶自重可得到气瓶内试验介质的总质量m₀，即得到初始状态下试验介质的总质量m₀；当气瓶达到额定充满率时，气相空间很小，因此气相部分的质量可以忽略，初始状态下试验介质的总质量m₀就等于初始状态下液相的质量，即：m₀＝m_ls其中：

m₀--初始状态下试验介质的总质量，Kg；

m_ls--初始状态下液相的质量，Kg；

第四步：初始状态下，瓶内的试验介质在标准大气压下处于初始饱和状态，知道初始饱和状态的气压为标准大气压，就能得到初始饱和状态方程组，初始饱和状态方程组为：

其中：

V--气瓶的有效容积，m³；

V_gs--初始状态下气相空间的体积，m³；

V_ls--初始状态下液相空间的体积，m³；

v_gs--初始状态下气相的比体积，m³/Kg；

v_ls--初始状态下液相的比体积，m³/Kg；

知道初始饱和状态的气压为标准大气压，就能得到v_gs和v_ls，而V和m₀均为已知量，根据初始饱和状态方程组，就能计算出V_gs和V_ls；

第五步：将压力采集器连接在气瓶放空阀的出口处，保持放空阀打开，其余阀门均关闭，使整个气瓶内部进行自然升压6～12小时，整个过程中试验介质无损耗，然后将瓶内介质摇匀，使得试验介质处于最终饱和状态，在此过程中瓶内压力会下降，测量气瓶放空阀的出口处的最低压力值，即记录瓶内压力下降后的最低值，该最低值就是最终饱和状态压力；

第六步：知道最终饱和状态压力，就能得到最终饱和状态方程组，最终饱和状态方程组为：

其中：

V_gf--最终状态下气相空间的体积，m³；

V_lf--最终状态下液相空间的体积，m³；

v_gf--最终状态下气相的比体积，m³/Kg；

v_lf--最终状态下液相的比体积，m³/Kg；

知道最终饱和状态压力，就能得到v_gf和v_lf，而V和m₀均为已知量，根据最终饱和状态方程组，就能计算出V_gf和V_lf；

第七步：本实用新型中测量气瓶静态蒸发率的方法是升压法，升压法的热力学模型为闭口系统，依据热力学闭口系统的能量平衡方程：总吸热量＝最终状态热量-初始状态热量，可得出升压法的漏热量公式，升压法的漏热量公式为：

Q₀＝(h_gf·m_gf-h_gs·m_gs)+(h_lf·m_lf-h_ls·m_ls)

其中：

Q₀--测试周期内的漏热量，KJ；

h_gs--初始状态下气相的比焓，KJ/Kg；

m_gs--初始状态下气相的质量，Kg；

h_ls--初始状态下液相的比焓，KJ/Kg；

m_ls--初始状态下液相的质量，Kg；

h_gf--最终状态下气相的比焓，KJ/Kg；

m_gf--最终状态下气相的质量，Kg；

h_lf--最终状态下液相的比焓，KJ/Kg；

m_lf--最终状态下液相的质量，Kg；

知道初始饱和状态的气压为标准大气压，就能得到h_gs和h_ls；知道最终饱和状态压力，就能得到h_gf和h_lf；而在第四步中已经计算出V_gs和V_ls，在第六步中已经计算出V_gf和V_lf，而v_gs、v_ls、v_gf、v_lf均为已知量，根据比体积v＝体积V/质量m，即可计算出m_gs、m_ls、m_gf、m_lf，再根据升压法的漏热量公式，就能计算出Q₀；

第八步：由于传热过程是连续进行的，测量过程受环境温度影响，因此需要对漏热量进行校正计算，漏热量校正公式为：

其中：

Q’--环境温度校正后的漏热量，KJ；

--测试周期内的平均温度，K；

T_s--测试周期的初始温度，K；

T_f--测试周期的最终温度，K；

--标准温度，K；

在第七步中已经计算出Q₀，而

T_s、T_f、

均为已知量，根据漏热量校正公式，就能计算出Q’；

第九步：传统的测量气瓶静态蒸发率的方法是称重法或流量计，称重法或流量计的热力学模型为开口系统，依据热力学开口系统的能量平衡方程：总吸热量＝液相吸热+气相吸热，可得出称重法或流量计法的漏热量公式，称重法或流量计法的漏热量公式为：

Q₁＝m·c_p·(T'-T₀)+m·H

其中：

Q₁--称重法/流量计法的漏热量，KJ；

m--蒸发液体质量，Kg；

C_p--气体在T’温度下的定压比热容，KJ/(Kg·K)；

T’--放空阀管路进口处的温度平均值，K；

T₀--标准大气压下饱和液体的温度，K；

H--标准大气压下饱和液体的汽化潜热，KJ/Kg；

因为闭口系统和开口系统在测量过程中漏热量近乎相等，所以采用升压法所得的漏热量等于采用称重法或流量计法所得的漏热量，即Q’＝Q₁；因此：

在第八步中已经计算出Q’，而C_p、T’、T₀、H均为已知量，根据公式即可计算出m；

第十步：计算日静态蒸发率，日静态蒸发率公式为：

其中：

--日静态蒸发率，单位为百分比每天(％/d)；

ρ--标准大气压下饱和液体的密度，Kg/m³；

V--气瓶的有效容积，m³；

n--测试时间，h；

在第九步中已经计算m，而ρ、V、n均为已知量，根据日静态蒸发率公式，就能计算出

在实际操作过程中，已知试验介质的饱和压力，就可以通过读图、查阅饱和物性参数表、查阅流体介质数据卷等方式获得气液两相相应的饱和温度、比体积、焓值、比热容、汽化潜热等多个物性参数，再通过上述一系列的公式计算就能得出日静态蒸发率。本实施方式是将试验介质的多个物性参数形成一个数据库，将这个数据库放入集成式测试器中，然后将计算日静态蒸发率的一系列的公式也放入集成式测试器中，形成一个自动求解系统，当把测量到的数据输入集成式测试器时，集成式测试器就能进行自动的运算，得到最终的结果。如温度采集器和压力采集器均通过信号电缆连接在集成式测试器上，信号电缆能将采集到的放空阀管路进口处的温度平均值T’和最终饱和状态压力直接传输到集成式测试器上，集成式测试器通过运算就能得出日静态蒸发率

或者温度采集器和压力采集器均不与集成式测试器连接，温度采集器和压力采集器单独工作，然后将采集到的放空阀管路进口处的温度平均值T’和最终饱和状态压力手动输入到集成式测试器上，集成式测试器通过运算也能得出日静态蒸发率

本实用新型用闭口系统测试方法(升压法)代替传统的开口系统测试方法(称重法/流量计法)，属于新的气瓶静态蒸发率检测方法，该检测方法能有效地缩短检测时间，由原来的至少需要24小时缩减到只需要6～12小时，并且可以避免工质更换，提升了气瓶静态蒸发率的检测水平，为气瓶相关产品的监管和定期检验的开展提供了支撑和保障。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种气瓶静态蒸发率检测装置，其特征在于：包括温度采集器、压力采集器、集成式测试器，温度采集器连接在气瓶放空阀管路的进口处，压力采集器连接在气瓶放空阀的出口处；温度采集器和压力采集器均通过信号电缆连接在集成式测试器上；或者温度采集器和压力采集器均单独工作，集成式测试器用于计算气瓶静态蒸发率。

2.根据权利要求1所述的一种气瓶静态蒸发率检测装置，其特征在于：集成式测试器包括显示面板和多个调节键。

3.根据权利要求1所述的一种气瓶静态蒸发率检测装置，其特征在于：集成式测试器上设有多个端口，多个端口可同时连接多根信号电缆。

4.根据权利要求1所述的一种气瓶静态蒸发率检测装置，其特征在于：集成式测试器、温度采集器、压力采集器均通过快速接头与信号电缆连接。

5.根据权利要求1所述的一种气瓶静态蒸发率检测装置，其特征在于：温度采集器的量程为-200～150℃，允差值为±1℃，温度采集器为温度传感器或热电偶。

6.根据权利要求1所述的一种气瓶静态蒸发率检测装置，其特征在于：压力采集器的量程为0～4MPa，精度为0.01MPa，压力采集器为压力传感器或压力表。

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