摘要：介紹(shao)電容式渦(wo)街流量計(ji) 的工作原(yuan)理及其在(zai)空間環境(jing)模拟設備(bei)液氮系統(tong)💞中的💋應用(yong)情況。
1概述(shu)
　　液氮系統(tong)是空間環(huan)境模拟設(she)備的一個(ge)主要分系(xi)統。試驗時(shi),它給真空(kong)容器内的(de)熱沉輸送(song)一定流量(liang)的過冷液(ye)氮,使其産(chan)生一個穩(wen)定的低溫(wen)背景。液氮(dan)系統的一(yi)個主要參(can)數就是液(ye)氮的流量(liang).
　　在我國現(xian)有的大型(xing)空間環境(jing)模拟設備(bei)如KM3、KM4中，其液(ye)氮系統都(dou)沒有安裝(zhuang)流量計,給(gei)液氮系統(tong)運行狀況(kuang)的分析和(he)🐪系統的操(cao)作帶😍來了(le)一定的困(kun)難.在液氮(dan)系統中也(ye)曾使🔴用過(guo) 孔闆式流(liu)量計 和 渦(wo)輪流量計(ji) ,但由于在(zai)液氮系統(tong)的啓動過(guo)程中,流體(ti)狀态較複(fu)雜,有液相(xiang)✂️、氣相或氣(qi)液兩相,使(shi)得上述兩(liang)種流量計(ji)都不能進(jin)行正常工(gong)🌏作,甚至使(shi)流量計損(sun)壞。
　　爲了正(zheng)确方便地(di)測量液氮(dan)的流量,所(suo)選擇的流(liu)量🈲計必須(xu)同時滿足(zu)兩個主要(yao)條件:耐低(di)溫(-200C);耐氣體(ti)沖擊.在KM3液(ye)氮系統中(zhong)進行文❌丘(qiu)利管試驗(yan)時，采用了(le)德國E+H公司(si)🆚生産的電(dian)容式渦街(jie)流量計(SWINGWIRLII),取(qu)得了比較(jiao)滿意的試(shi)驗結果。本(ben)文将詳細(xi)介紹該流(liu)量計的工(gong)作👅原理及(ji)其在試驗(yan)中的應用(yong)情況。
2電容(rong)式渦街流(liu)計的工作(zuo)原理
　　電容(rong)式渦街流(liu)量計,可用(yong)來正确測(ce)量封閉管(guan)道中♋氣體(ti)或液體的(de)流量,如圖(tu)1所示。其最(zui)大優點是(shi)沒有運動(dong)部件.測量(liang)時,管道中(zhong)的流體從(cong)三角形擋(dang)體(旋渦發(fa)生體)的正(zheng)面流過,在(zai)該發生體(ti)後面兩側(ce)周期♈性形(xing)成--系列的(de)旋渦🐉，并交(jiao)替分離開(kai)來,依次向(xiang)下遊流去(qu)，如圖2所♍示(shi)。當雷諾數(shu)💋Re大于3800時,旋(xuan)渦的分離(li)頻率與管(guan)道中流體(ti)的平均流(liu)速成正比(bi)。圓柱形差(cha)動開關電(dian)容(DSC)檢測元(yuan)件位于旋(xuan)👉渦發生體(ti)💘的圓孔之(zhi)中.由旋渦(wo)分離引起(qi)的壓力脈(mo)沖,通過發(fa)生體兩側(ce)橫孔傳到(dao)檢測🍉元件(jian).上，使檢測(ce)元件産生(sheng)微量的偏(pian)移,并💔在其(qi)内部産生(sheng)相應的電(dian)容變化.即(ji)把檢💞測元(yuan)件檢🛀🏻測到(dao)的旋渦壓(ya)力脈沖轉(zhuan)換成電脈(mo)沖,然後經(jing)前置放大(da)器處理成(cheng)爲直流4~20mA矩(ju)形脈沖⚽信(xin)号.再通過(guo)二次儀表(biao)将檢😍測到(dao)的脈沖信(xin)号換算成(cheng)瞬時流量(liang)值或累積(ji)流量值.
 
3電(dian)容式渦街(jie)流量計的(de)應用
　　電容(rong)式渦街流(liu)量計的工(gong)作溫度範(fan)圍寬(-200~+400℃),測量(liang)範圍大🚩(液(ye)體:0.3~2300m/h).而且由(you)于沒有運(yun)動部件,所(suo)以不怕氣(qi)體沖㊙️擊.在(zai)規定的範(fan)圍内,測量(liang)不受介質(zhi)的壓力溫(wen)度、密度和(he)導電率等(deng)因素的影(ying)響.根🏃‍♀️據這(zhe)種流量計(ji)的特點，我(wo)們作了第(di)-次嘗試,将(jiang)它應用于(yu)對大型空(kong)間環🌐境模(mo)拟設備液(ye)氮系統中(zhong)🏃🏻液氮流量(liang)的🐆測量.
　　當(dang)在KM3空間環(huan)境模拟設(she)備的液氮(dan)系統中進(jin)行文丘利(li)管試驗時(shi),由于需要(yao)液氮流量(liang)這個參數(shu)來對試驗(yan)結果進行(hang)分析.所以(yi)我們在液(ye)氮泉的出(chu)口處安🔅裝(zhuang)了一台電(dian)容式渦街(jie)流量計,并(bing)配備了一(yi)台數顯二(er)次儀表.試(shi)驗時,從該(gai)流量計測(ce)得的數據(ju)是令人滿(man)意的,給液(ye)氮系統運(yun)行狀況的(de)分析及操(cao)作提供了(le)可靠依據(ju)🔞、下面列舉(ju)試驗中的(de)幾種情況(kuang):
a.液氮系統(tong)預冷時,由(you)于管内存(cun)在氣液兩(liang)相,所以流(liu)量計測得(de)✌️的數據不(bu)穩定,但可(ke)以定性地(di)說明有一(yi)定量🐪的液(ye)🌈氮流📐過.
b.當(dang)液氮系統(tong)完成預冷(leng),啓動液氮(dan)泵時,由于(yu)有時預㊙️冷(leng)不充分,産(chan)生了氣堵(du)。雖然液氮(dan)泵運轉,系(xi)統的壓🚶‍♀️力(li)升高,但液(ye)氮并不流(liu)動,隻能停(ting)機重新預(yu)冷.以前隻(zhi)能憑🌈經驗(yan)來判斷這(zhe)種情況✂️,安(an)裝了渦街(jie)流量計💰後(hou),從流量計(ji)上可以清(qing)楚的看到(dao)，此時的讀(du)數爲零📱。如(ru)果液氮泵(beng)正常啓動(dong)後,流量計(ji)的讀🔱數快(kuai)速增大🌈,并(bing)達到一穩(wen)定值時,則(ze)證明系統(tong)啓動成功(gong).
c.試驗過程(cheng)中,我們還(hai)做了通過(guo)改變系統(tong)的壓力來(lai)♉觀測流量(liang)變化的測(ce)試工作。當(dang)液氮系統(tong)的壓力不(bu)♋低于🌍其飽(bao)和蒸汽壓(ya)☁️力時,降低(di)或升高系(xi)統的壓力(li),泵的揚程(cheng)不變,流量(liang)也不改變(bian)🔴。此時測得(de)的流量值(zhi)爲16m³/n,與泵的(de)額定流量(liang)值相等。當(dang)壓力低于(yu)其對應飽(bao)和蒸汽壓(ya)時液氮泵(beng)出現❄️氣蝕(shi)現象,流量(liang)降低,試驗(yan)🛀測得的流(liu)量值爲8m³/h,這(zhe)種結果與(yu)理論上是(shi)完全符合(he)的.
4結論
　　電(dian)容式渦街(jie)流量計用(yong)于對空間(jian)環模設備(bei)中液氨流(liu)量的測量(liang)在國内還(hai)是首次.試(shi)驗結果表(biao)明該流量(liang)計能正确(que)地🥵測量液(ye)氮系統的(de)流量,反映(ying)出液氮系(xi)統的運行(hang)狀況,因此(ci)⛱️給液氮系(xi)統的操作(zuo)提供了🚩可(ke)靠的依據(ju)。而且其⭐安(an)裝簡便,壓(ya)力損失🔅小(xiao),非常适用(yong)于大型空(kong)間環境模(mo)拟設備中(zhong)液氮系統(tong)的流量㊙️測(ce)量.

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