CN116202578A - 低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置及方法，包括：压差计、第一引压管、第二引压管、筛网以及进气管；第一引压管的一端与压差计的第一测压口连通设置，第一引压管的另一端与真空夹层内的所测腔体的气腔连通设置；第二引压管的一端与压差计的第二测压口连通设置，第二引压管的另一端位于筛网内，筛网位于所测腔体的液相内；进气管的一端设置有控制阀门，进气管的另一端与第二引压管连通设置，进气管位于真空夹层外。本发明适用于低温气液间小压差测量，特别是低温泡破点的测量。

Description

低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置及方法

技术领域

本发明涉及测量仪器技术领域，具体地，涉及一种低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置及方法，尤其是一种低温下高压力环境中的筛网两侧小压差的测量方法。

背景技术

压差计用于测量两个点之间的压力差，当两个压力测点距离接收设备较远时，需设置引压管来连接压力测点与传感器。测量气相压力时，引压管中应为全气状态，以保证引压管两端的测点与压差计膜片接收点之间的压力相同。测量液相压力时，引压管中应为全液状态，引压管最好与测点处于同一水平线上，这样不存在静压的误差。通常，测量可冷凝/蒸发的介质时，采用引压管测量气相压力时，压差计位置应高于测点，便于冷凝的液相回流，保证在引压管内没有静液柱段产生测量误差；采用引压管测量液相压力时，压差计位置应低于测点，便于蒸发的蒸汽回流。

低温双层杜瓦通常采用内部流道或容器集成在顶部法兰端盖上，便于内部结构拆装，所以引压管需要走顶部法兰，当引压管测量低温液体液相压差时，压差计不能低于压力测量使得压差计膜片接触低温液体，压差计置于杜瓦外侧高于压力测点时，引压管中可能进入液相导致静压测量不准，精确的测量需要排除引压管内静压的误差。

筛网是实现微重力下无加速度环境中气液分离的主要手段之一，在空间飞行器中用于推进剂气液分离，在设计时需对筛网的气液分离性能进行测定，筛网泡破时两侧的压差为分离性能的重要参数之一，其量级为千帕级。低温下测量泡破点需要设置真空环境，以保证推进剂处于过冷态，工作环境为2MPa。泡破点在测试时，筛网一侧为气，一侧为液，需要测量筛网气液侧的压差。测量时液体液位高于筛网，使得筛网金属丝全浸润，所以测量时筛网两侧是上液下气的状态。

现有解决引压管内静压差问题有两种方式，一是主动排液，二是引压管加热法。两种方法用于测量这个筛网上侧的液面高度可能会出现其他问题，因为筛网上侧液相深度较浅，引压管设置在筛网上侧可能出现装配不精确，拉开距离则测不准，太贴近可能戳到筛网，排液也可能吹开液膜等，加热也会影响液膜覆盖。

公开号为CN204679201U的专利文献公开了一种滤清器低温压差测试仪，包括设置在仪表壳体内的控制器，所述控制器的输入端与压差传感器相连，所述压差传感器的输入端与滤清器相连，所述控制器的输出端与数显数码管相连。但是该专利文献不涉及低温下筛网两侧气液小压差测量的内容。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置及方法。

本发明提供一种低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置，包括：压差计、第一引压管、第二引压管、筛网以及进气管；

所述第一引压管的一端与所述压差计的第一测压口连通设置，所述第一引压管的另一端与真空夹层内的所测腔体的气腔连通设置；所述第二引压管的一端与所述压差计的第二测压口连通设置，所述第二引压管的另一端位于所述筛网内，所述筛网位于所测腔体的液相内；

所述进气管的一端设置有控制阀门，所述进气管的另一端与所述第二引压管连通设置，所述进气管位于真空夹层外。

优选的，还包括高度标定组件，所述高度标定组件设置在所测腔体的内侧壁上；

所述高度标定组件用于测量所述筛网的上侧液体的高度。

优选的，所述高度标定组件为多点式温度传感器。

优选的，所述多点式温度传感器采用标定温度计。

优选的，所述多点式温度传感器通过固定架固定设置在所测腔体的内侧壁上。

优选的，所述高度标定组件为液位计。

本发明还提供一种低温高压下筛网两侧气液小压差的测量方法，基于上述的低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置，包括如下步骤：

步骤1：对装载筛网杯的低温容器进行预冷，待温度下降至低温液体饱和温度，容器内开始积液；

步骤2：向筛网下侧杯内空间通入氦气，将管路及下侧空间内空气置换排出，保持筛网下侧压差测量点相对上侧为正压；

步骤3：当液面逐渐上升，观测温度测点或液位计测量的液面位置，当液面刚刚没过筛网，并且覆盖形成一层均匀的液膜后，开始进行测量，记录此时的液位计读数，或者通过温度计读数判定液面位置，计算出液面高度，转换为低温流体的静压差；

步骤4：使氦气持续小流量通入，自筛网鼓出产生气泡，观察压差计的示数，降低下侧通入氦气的流量直至筛网表面无可见气泡，观察压差计的示数，此时筛网下侧空间短时憋气，压差增大至液膜破裂，发生鼓泡，记录压差计压差最大的数据，并减去筛网上方液体的静压差，为最终的筛网泡破压差。

优选的，压差测点中至少有一个位于液相内部，所述压差计设置于液相上方。

优选的，液相所测位置位于液面下方，液相在竖直方向存在静压差。

优选的，通过所述第二测压口和所述第一测压口分别测量所述筛网下侧与所述筛网上侧液面上方气腔的压差，采用温度计或液位计测量所述筛网液面上方液面的高度。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明适用于低温气液间小压差测量，特别是低温泡破点的测量；

2、本发明采用液面高度辅助标定设备，可以在压差计置于液相测点上方时，精确测量低温流体气、液或液液之间的压差；

3、本发明的测量方法可用于千帕级小压差测量；

4、本发明的温度传感器为适用不同低温流体的标定温度计，能够灵敏区分气体和液体的温度；

5、针对低温流体中筛网两侧压差的测量，压差计两端一端为低温液体内部，一端为气相，压差计需置于液相测点上方的测量工况，本发明提出采用温度计或液位计的辅助手段测量筛网上侧的静压高度，将液/气压差测量转换为气/气压差测量与液位高度测量相结合的方式，能够避免低温液相测量波动的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的低温高压下筛网两侧气液小压差的测量方法的流程步骤图；

图2为本发明的低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置的整体结构示意图。

图中示出：

压差计1 进气管5

第一引压管2 控制阀门6

第二引压管3 高度标定组件7

筛网4 真空夹层8

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供一种低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置，包括：压差计1、第一引压管2、第二引压管3、筛网4以及进气管5，第一引压管2的一端与压差计1的第一测压口连通设置，第一引压管2的另一端与真空夹层8内的所测腔体的气腔连通设置；第二引压管3的一端与压差计1的第二测压口连通设置，第二引压管3的另一端位于筛网4内，筛网4位于所测腔体的液相内，进气管5的一端设置有控制阀门6，进气管5的另一端与第二引压管3连通设置，进气管5位于真空夹层8外。筛网为荷兰斜纹编织型致密筛网，筛网可以看作为空间微重力的气液分离装置。

本实施例提供的低温高压下小压差的测量装置还包括高度标定组件7，高度标定组件7设置在所测腔体的内侧壁上，高度标定组件7用于测量筛网4的上侧液体的高度。高度标定组件7为多点式温度传感器，多点式温度传感器采用标定温度计，多点式温度传感器通过固定架固定设置在所测腔体的内侧壁上。

本实施例还提供一种低温高压下筛网两侧气液小压差的测量方法，测量低温下高压力环境中的筛网两侧的小压差，基于上述的低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置，具体包括如下步骤：

步骤1：对装载筛网杯的低温容器进行预冷，待温度下降至低温液体饱和温度，容器内开始积液；

步骤2：向筛网下侧杯内空间通入氦气，将管路及下侧空间内空气置换排出，保持筛网下侧压差测量点相对上侧为正压；

步骤3：当液面逐渐上升，观测温度测点或液位计测量的液面位置，当液面刚刚没过筛网，并且覆盖形成一层均匀的液膜后，开始进行测量，记录此时的液位计读数，或者通过温度计读数判定液面位置，计算出液面高度，转换为低温流体的静压差；

步骤4：使氦气持续小流量通入，自筛网鼓出产生气泡，观察压差计的示数，降低下侧通入氦气的流量直至筛网表面无可见气泡，观察压差计的示数，此时筛网下侧空间短时憋气，压差增大至液膜破裂，发生鼓泡，记录压差计瞬间压差最大的数据，并减去筛网上方液体的静压差，为最终的筛网泡破压差。

压差测点中至少有一个位于液相内部，压差计1设置于液相上方。液相所测位置位于液面下方，液相在竖直方向存在静压差。通过第二测压口和第一测压口分别测量筛网4下侧与筛网4上侧液面上方气腔的压差，采用温度计或液位计测量筛网4液面上方液面的高度。

实施例2：

与实施例1的不同之处在于，高度标定组件7为液位计。

实施例3：

本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。

本发明提供一种压差计与液位高度辅助标定设备标定组合的压差测量方法，包括压差计两个测压口分别测量筛网下侧与筛网上侧液面上方气腔的压差，采用温度计或液位计获得筛网液面上方液面的高度。

液相所测位置位于液面下方，液相在竖直方向存在静压差。温度计或液位计可以测量筛网上侧液体的高度，换算成静压差后，消除该误差。

液位高度辅助标定设备采用温度计，本实施例还提供一种压差计与温度计组合的压差测量装置，包括差压传感器、引压管和温度传感器。

所述温度传感器为适用不同低温流体的标定温度计，能够灵敏区分气体和液体的温度。

所述差压变送器的引压管分别与气腔和液腔上方的蒸汽腔相连。

所述温度计的数量根据所需测量的静压精度进行设置，精度要求越高，布置越密集。

所述温度计采用导热系数较小的材料固定在容器内部，相互之间不发生温度测量干扰。

本实施例采用液面高度辅助标定设备，可以在压差计置于液相测点上方时，精确测量低温流体气、液或液液之间的压差。在其他实施例中，液面高度辅助标定设备可以是满足精度的液位计，也可以是能够识别气液界面的多点式温度传感器。

压差测点中至少有一个位于液体内部，压差计置于液相上方。

低温流体不能直接接触压差计，需采用引压管，引压管***气腔或液腔；该测量方法可用于千帕级小压差测量。

本实施例的方法解决了测量准确性问题，本实施例提供的压差计与液位辅助标定设备组合的压差测量方法及装置，适用于低温气液间小压差测量特别是低温泡破点的测量。

实施例4：

本实施例与实施例3的不同之处在于，液位高度辅助标定设备采用液位计，本实施例提供一种压差计与液位计组合的压差测量装置，包括差压传感器、引压管和液位计。

所述液位计能够灵敏区分一厘米以内的液体高度，并能准确换算成静压差。

本发明适用于低温气液间小压差测量，特别是低温泡破点的测量。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置，其特征在于，包括：压差计(1)、第一引压管(2)、第二引压管(3)、筛网(4)以及进气管(5)；

所述第一引压管(2)的一端与所述压差计(1)的第一测压口连通设置，所述第一引压管(2)的另一端与真空夹层(8)内的所测腔体的气腔连通设置；所述第二引压管(3)的一端与所述压差计(1)的第二测压口连通设置，所述第二引压管(3)的另一端位于所述筛网(4)内，所述筛网(4)位于所测腔体的液相内；

所述进气管(5)的一端设置有控制阀门(6)，所述进气管(5)的另一端与所述第二引压管(3)连通设置，所述进气管(5)位于真空夹层(8)外。

2.根据权利要求1所述的低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置，其特征在于，还包括高度标定组件(7)，所述高度标定组件(7)设置在所测腔体的内侧壁上；

所述高度标定组件(7)用于测量所述筛网(4)的上侧液体的高度。

3.根据权利要求2所述的低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置，其特征在于，所述高度标定组件(7)为多点式温度传感器。

4.根据权利要求3所述的低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置，其特征在于，所述多点式温度传感器采用标定温度计。

5.根据权利要求3所述的低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置，其特征在于，所述多点式温度传感器通过固定架固定设置在所测腔体的内侧壁上。

6.根据权利要求2所述的低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置，其特征在于，所述高度标定组件(7)为液位计。

7.一种低温高压下筛网两侧气液小压差的测量方法，其特征在于，基于权利要求2至6任一项所述的低温高压下筛网两侧气液小压差的测量装置，包括如下步骤：

步骤1：对装载筛网杯的低温容器进行预冷，待温度下降至低温液体饱和温度，容器内开始积液；

步骤2：向筛网下侧杯内空间通入氦气，将管路及下侧空间内空气置换排出，保持筛网下侧压差测量点相对上侧为正压；

步骤3：当液面逐渐上升，观测温度测点或液位计测量的液面位置，当液面刚刚没过筛网，并且覆盖形成一层均匀的液膜后，开始进行测量，记录此时的液位计读数，或者通过温度计读数判定液面位置，计算出液面高度，转换为低温流体的静压差；

步骤4：使氦气持续小流量通入，自筛网鼓出产生气泡，观察压差计的示数，降低下侧通入氦气的流量直至筛网表面无可见气泡，观察压差计的示数，此时筛网下侧空间短时憋气，压差增大至液膜破裂，发生鼓泡，记录压差计压差最大的数据，并减去筛网上方液体的静压差，为最终的筛网泡破压差。

8.根据权利要求7所述的低温高压下筛网两侧气液小压差的测量方法，其特征在于，压差测点中至少有一个位于液相内部，所述压差计(1)设置于液相上方。

9.根据权利要求7所述的低温高压下筛网两侧气液小压差的测量方法，其特征在于，液相所测位置位于液面下方，液相在竖直方向存在静压差。

10.根据权利要求7所述的低温高压下筛网两侧气液小压差的测量方法，其特征在于，通过所述第二测压口和所述第一测压口分别测量所述筛网(4)下侧与所述筛网(4)上侧液面上方气腔的压差，采用温度计或液位计测量所述筛网(4)液面上方液面的高度。

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