低压环境下放气系统的压降特性分析

针对低压环境下放气系统的结构设计,建立了基于开口放气系统的容器压力变化公式,并结合实验结果对带长细导管的放气系统的压力变化规律进行了系数修正,理论计算和实验结果对比表明,在低压环境下,理论推导公式具有较好的准确性。将该公式与放气系统放气过程的多维流场模拟结合,可达到简化计算过程,缩短计算时间目的。

聚四氟乙烯密封圈密封性能研究

试验研究了聚四氟乙烯密封圈压缩量、检漏时间等因素对密封性能的影响;利用数值模拟方法研究了氦气在聚四氟乙烯密封圈中的渗透过程及密封圈尺寸对该过程的影响;分析探讨了含氦渗透率较高材料容器的检漏问题。研究结果表明,试验中容器检漏测得的漏率主要是聚四氟乙烯密封圈对氦气的渗透产生的,充氦到检漏之间的时间过长使得氦渗透漏率较大,导致容器的漏率不能满足设计指标;缩短充氦到读取检漏值的时间,在氦气还未渗透通过密封圈前就检漏可获得界面、漏孔泄漏导致的漏率,增大密封圈渗透方向的厚度可显著增加该时间。

真空背压下多截面细径管内气体流动特性分析

采用数值模拟方法研究了真空背压下多截面细径管的气体流动问题,并结合理论和实验结果对管内气体流动特性进行了分析。研究结果表明:在初始时间段,容器压力下降较快,细径管内气体处于流动壅塞状态,壅塞状态稳定后,流速下降缓慢,使得壅塞流动状态可以持续很长时间;壅塞状态下,容器压力随时间呈对数衰减关系,容器压力越小,壅塞状态持续时间越短。同时,壅塞状态下截面突变区域出现了膨胀波和超声速环。随着容器压力的进一步下降,导管入口的流速降低以及导管长度小于临界管长,不足以使气流加速到音速,产生壅塞条件不足,导管Ⅱ内的壅塞状态率先结束,导管Ⅲ和导管Ⅰ内的壅塞现象依次消失。细径管内气体转为层流状态,容器压力下降较慢。数值模拟结果与实验结果吻合较好,为多截面细径管内气体流动特性分析提供依据。

容器放气性能影响因素试验研究

文章研究了容器的放气速率与气体种类、管道的长度和截面尺寸、背压等因素的关系,分析了放气过程中导管内气体的流动状态。容器内压力从600kPa下降到5～15kPa的过程中,导管内气体处于流动壅塞状态;在压力进一步下降的过程中,导管内气体处于粘滞流状态。不同气体对放气过程的影响主要体现在壅塞流状态下气体的流速(音速)不同而导致放气速率不同,对粘滞流状态下放气的影响体现在气体的粘滞系数不同上。缩短容器导管长度或扩大容器导管内径,可以显著减少放气时间。真空罐内真空度进一步提高不会增加容器的放气速率。

多截面细径管结构参数对放气系统压降特性的影响

采用数值模拟方法研究了多截面细径管结构参数对放气系统压降特性的影响,得到了导管几何尺寸、导管内壁粗糙度和出口压力等参数对压降特性影响的变化规律。研究结果表明:缩短容器导管长度或扩大其内径对壅塞状态下的压降影响较小,但可以显著提高层流状态下气体的流动速度,从而减少放气时间;内壁粗糙度对壅塞状态下的压降特性影响较大,随着粗糙度的增大,压力下降速度有所降低,而对层流状态下的压降特性影响较小,在容器压力降至极低的情况下,粗糙度的影响可以忽略不计;出口压力对整个流动过程的放气速度影响较小,出口压力的进一步提高不会明显增加放气速度。该研究可为多截面细径管放气系统的优化设计提供依据。