摘要(yào)：介(jiè)紹電(diàn)容式渦街流量計 的(de)工(gōng)作原理(lǐ)及其在空間環(huán)境模拟設(shè)備液(yè)氮系統中(zhōng)的應用情(qíng)況(kuàng)。
1概(gài)述
　　液(yè)氮系(xì)統是空間(jiān)環境模(mó)拟設備(bèi)的一個主要(yào)分(fèn)系統(tǒng)。試驗(yàn)時,它(tā)給真空容器内的熱沉輸送一(yī)定流(liú)量的過冷(lěng)液氮,使(shǐ)其産生(shēng)一個穩(wěn)定(dìng)的低(dī)溫背(bèi)景。液(yè)氮系(xì)統的一個主要(yào)參數(shù)就是液氮(dàn)的流量.
　　在我國現有的大型空間環境(jìng)模拟設備如(rú)km3、km4中，其(qí)液氮(dàn)系統都沒有安(ān)裝流量計(jì),給液(yè)氮系統運(yùn)行狀(zhuàng)況的分析和系(xì)統的(de)操作(zuò)帶來了一定的困難(nán).在液氮系統中(zhōng)也曾使用(yòng)過 孔(kǒng)闆式流量計 和 渦輪(lún)流量計 ,但(dàn)由于(yú)在(zài)液氮系統的啓(qǐ)動過程(chéng)中,流體狀态較(jiào)複雜(zá),有液相、氣(qì)相或(huò)氣液兩相(xiàng),使得上述兩種(zhǒng)流量(liàng)計都(dōu)不能進行正常工作,甚至使流量計損壞(huài)。
　　爲了正确方便地測量液(yè)氮的流量,所(suǒ)選(xuǎn)擇的流(liú)量(liàng)計必須同時(shí)滿足兩(liǎng)個主(zhǔ)要(yào)條件:耐(nài)低溫(wēn)(-200c);耐氣體沖(chòng)擊.在km3液氮(dàn)系統(tǒng)中進行文丘利(lì)管試驗時(shí)，采用(yòng)了德(dé)國e+h公(gōng)司生(shēng)産的電容(róng)式渦街流(liú)量計(jì)(swingwirlii),取得(dé)了比較(jiào)滿意的(de)試驗結果。本文(wén)将詳(xiáng)細介紹該(gāi)流量(liàng)計的工作(zuò)原理及(jí)其(qí)在(zài)試(shì)驗中的應(yīng)用情(qíng)況。
2電(diàn)容(róng)式渦街(jiē)流計(jì)的(de)工作原(yuán)理
　　電容式渦街流量計,可用來(lái)正确測量封閉(bì)管道中氣(qì)體或(huò)液體的流(liú)量,如圖1所(suǒ)示(shì)。其最大(dà)優點是(shì)沒(méi)有運(yùn)動部件.測量時(shí),管道中(zhōng)的流體從三(sān)角形擋體(旋渦發生(shēng)體)的(de)正面(miàn)流過,在(zài)該(gāi)發生體後面兩(liǎng)側周(zhōu)期性形成(chéng)--系列的旋渦，并交替分(fèn)離開來(lái),依次向(xiàng)下遊(yóu)流(liú)去，如圖(tú)2所示。當(dāng)雷諾(nuò)數re大(dà)于3800時,旋渦(wō)的(de)分離頻(pín)率與管道(dào)中流體的平均流(liú)速成正比。圓(yuán)柱形差動(dòng)開關電容(róng)(dsc)檢測元(yuán)件(jiàn)位于旋(xuán)渦發(fā)生體的(de)圓孔之(zhī)中.由旋(xuán)渦分離引起的(de)壓力脈沖,通過發生(shēng)體(tǐ)兩(liǎng)側橫(héng)孔(kǒng)傳到檢測元(yuán)件.上(shàng)，使檢測(cè)元件産(chǎn)生微量的偏移,并在其内部産(chǎn)生相應的(de)電容變化.即把(bǎ)檢測元件檢測到的(de)旋渦壓力(lì)脈沖轉換成電脈沖,然後(hòu)經前置放大器處理(lǐ)成爲直(zhí)流4~20ma矩形(xíng)脈沖信号.再通(tōng)過二次儀表将(jiāng)檢測(cè)到(dào)的脈沖(chòng)信号(hào)換算成瞬(shùn)時流量值或(huò)累積流量(liàng)值(zhí).
 
3電容(róng)式渦(wō)街流(liú)量計(jì)的應用
　　電容式渦街流(liú)量(liàng)計的(de)工作溫度範圍(wéi)寬(-200~+400℃),測量(liàng)範圍大(dà)(液體(tǐ):0.3~2300m/h).而且由于(yú)沒有(yǒu)運動部件(jiàn),所以(yǐ)不怕氣體(tǐ)沖擊(jī).在規定的(de)範圍(wéi)内,測(cè)量不(bú)受介質的(de)壓力(lì)溫度(dù)、密(mì)度和導(dǎo)電率等(děng)因素的(de)影響(xiǎng).根(gēn)據這種(zhǒng)流量(liàng)計的特點(diǎn)，我們作了第-次(cì)嘗試,将它(tā)應用(yòng)于對大型空間(jiān)環境模(mó)拟(nǐ)設備(bèi)液氮(dàn)系統中液(yè)氮流量的測量(liàng).
　　當在(zài)km3空(kōng)間環境(jìng)模拟設備的液(yè)氮系統中(zhōng)進行(háng)文丘利管試驗(yàn)時,由(yóu)于(yú)需要液(yè)氮流(liú)量這個(gè)參(cān)數來(lái)對試(shì)驗結果進行分析.所以我(wǒ)們在液氮(dàn)泉(quán)的(de)出口處安(ān)裝了(le)一台(tái)電(diàn)容式渦(wō)街流(liú)量計,并配(pèi)備了(le)一台(tái)數顯(xiǎn)二次儀表.試驗時,從該流(liú)量計(jì)測得的數據是(shì)令人滿意(yì)的,給液氮(dàn)系統運行(háng)狀況的分析及操(cāo)作提供(gòng)了可靠依(yī)據、下(xià)面列舉試(shì)驗中(zhōng)的幾種情況:
a.液氮系統(tǒng)預冷時,由于管内存在(zài)氣液兩相,所以流量計(jì)測(cè)得的(de)數據不穩定,但(dàn)可以定性地說(shuō)明(míng)有一定(dìng)量的(de)液氮流(liú)過.
b.當(dāng)液(yè)氮系統完(wán)成預冷,啓(qǐ)動液氮泵(bèng)時,由于有(yǒu)時預(yù)冷不(bú)充(chōng)分,産生(shēng)了氣(qì)堵(dǔ)。雖然液(yè)氮泵(bèng)運轉,系統(tǒng)的壓力(lì)升高,但液氮(dàn)并不流動(dòng),隻能(néng)停機(jī)重新(xīn)預冷(lěng).以前(qián)隻能(néng)憑經驗來(lái)判斷(duàn)這種情況,安裝(zhuāng)了渦街流(liú)量計(jì)後,從流量計上(shàng)可以清楚(chǔ)的看(kàn)到，此時的讀數(shù)爲零。如(rú)果液氮(dàn)泵正(zhèng)常啓動後(hòu),流(liú)量計的讀數(shù)快速(sù)增大,并達(dá)到一穩定(dìng)值時(shí),則證明系統啓(qǐ)動成(chéng)功.
c.試(shì)驗過程中,我們還做(zuò)了通過改變系(xì)統的壓(yā)力來觀(guān)測流量變化的(de)測試(shì)工作(zuò)。當液(yè)氮系統的(de)壓力(lì)不低(dī)于其飽和(hé)蒸汽(qì)壓(yā)力(lì)時,降(jiàng)低或(huò)升高系統(tǒng)的壓力,泵的揚(yáng)程不變,流(liú)量也(yě)不改變(biàn)。此時測(cè)得的(de)流(liú)量值爲(wèi)16m³/n,與泵的(de)額定流(liú)量值(zhí)相等。當壓(yā)力低于其(qí)對應飽和蒸汽(qì)壓(yā)時(shí)液氮泵出(chū)現氣蝕現(xiàn)象,流量降(jiàng)低,試驗測得的流量值爲8m³/h,這種(zhǒng)結果與理(lǐ)論上是完(wán)全符合的.
4結論(lùn)
　　電容(róng)式渦街流量計(jì)用于(yú)對空間環模設備中(zhōng)液氨流量(liàng)的測量在(zài)國内(nèi)還是首(shǒu)次(cì).試驗(yàn)結果(guǒ)表明該流(liú)量計(jì)能正确地(dì)測量液氮系統的流量(liàng),反(fǎn)映出(chū)液氮系(xì)統(tǒng)的運(yùn)行狀(zhuàng)況(kuàng),因此給(gěi)液氮系統的操(cāo)作提供了可靠的依據(jù)。而且其安裝簡便(biàn),壓力(lì)損失小(xiǎo),非(fēi)常适(shì)用于大型空間(jiān)環境模拟(nǐ)設備(bèi)中液(yè)氮系(xì)統的(de)流量(liàng)測(cè)量.

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