等温容器放气法测定气动电磁阀流量特性的研究

对一种新的测试气动元件流量特性的方法进行了研究,即利用等温容器的放气曲线来测量气动电磁阀的音速流导C和临界压力比b。首先介绍了测试原理与测试方法;随后对4种等温容器进行了实验研究,结果表明:容器中填充丝的密度越大,等温性能越好,同时流阻越大;接着用这4种容器来测试同一电磁阀的流量特性,测量得到的数据表明:用等温容器可以成功实现电磁阀的流量特性测试,但并不是等温性能越好误差就越小。经分析可知容器的温度特性和流阻特性对测量元件流量特性时的误差有着不同的影响,温度偏差引起流量测量的正偏差,而流阻则引起流量测量的负偏差,存在一个最佳填充密度。采用等温容器这种新的流量特性测试方法比ISO6358省时省气,该研究进一步推动了等温容器的实用化进程。

等温容器建模仿真及试验研究

论述了利用声速流导C与临界压力比b描述气动元件的流量特性的必要性,介绍了ISO/DIS6358标准的原理及试验装置,分析了其优缺点,参考等温容器放气法替代ISO标准测试方法,介绍了等温容器放气法的试验装置和方法及测试原理。建立了等温容器内部强迫对流换热过程的数学模型,利用不同容积的等温容器进行试验,结果证明,该模型能够很好地预测等温容器放气温度变化特性。

等温容器的换热模型建立及分析

该文详尽分析了等温容器内部的4种换热过程,对等温容器本身选材及其内部填充材料的选择作了讨论。进而以换热学及气动系统动力学理论为基础,建立了等温容器的简化换热学模型。

等温容器放气过程中对流换热模型的研究

为了提高等温容器的性能,对等温容器放气过程中的对流换热模型进行了研究。用4个已知流量特性的电磁阀分别对4种等温容器进行了放气实验,采集放气过程中的压力曲线,并采用"停止法"得到放气过程中的温度曲线。基于等温容器放气过程的热力学模型,结合放气过程中的压力曲线和温度曲线,确定了放气过程中的对流换热系数,最后利用相似原理拟合得到了放气过程中声速阶段和亚声速阶段的对流换热经验关系式。声速阶段和亚声速阶段的经验关系式不仅体现了放气速度对对流换热的影响,还反映了铜丝填充密度,也就是孔隙率对换热的影响;声速阶段的经验关系式中还引入了空气压缩比,体现了空气在高压缩状态下压缩性对对流换热的影响。

等温容器放气过程FLUENT仿真及其温度变化模型建立

作为国际标准ISO/DIS 6358-3所界定的气动元件流量特性参数的测试仪器,等温容器及其内部的换热过程还需要进一步研究。假设等温容器内部换热介质为多孔介质,应用FLUENT软件对等温容器放气过程进行了仿真。通过仿真和实验的对比,掌握了等温容器放气过程中容器内部的压力、流速和温度变化趋势。通过电模拟的方法,初步建立了等温容器内部压缩气体在压力不断变化时的温度变化模型。

等温容器内多孔介质分布对强化导热以及等温性能的影响

为了提高等温容器的等温性能,基于拓扑方法将内部细铜丝的分布对强化容器壁向中心导热的影响进行研究。建立导热模型,计算在均匀填充下横截面上的温度场以及容器中心温度。在容器壁温度、中心初始温度和细铜丝平均孔隙率一定的情况下,导热时间15 s,以中心温度最高为优化目标,分别采用线性变密度填充法和自适应成长法优化铜丝分布。两种优化结果的中心温度与均匀填充相比分别提高了0.6℃和2.62℃,并且得到了相应的铜丝分布曲线。将等温容器内部的铜丝根据优化结果进行分层填充后进行试验验证,先用导热试验说明改变细铜丝分布可以强化容器壁向中心的导热,接着用等温容器放气试验例证了该填充方案能够有效提高等温容器的等温性能。

量纲分析法在等温容器建模中的应用

等温容器是一种新型气动元件流量特性测量装置.建立等温容器数学模型对于预测等温容器性能,合理设计等温容器是十分重要的.分别利用量纲分析法和集总参数法建立了等温容器数学模型并进行仿真与实验对比.结果证实,采用量纲分析法获得的数学模型更为简单且准确度更高,更适用于工程应用.该数学模型为合理设计等温容器提供了理论依据.

现代气动技术理论与实践 第九讲:等温容器

0前言 气罐、大直径管道等气体容腔在气动系统中广泛存在，这些气体容腔除可储存压缩空气能量从而使所需空气压缩机排气量减小以外，还可作为缓冲器来平抑系统中的压力波动。但如本讲座第三讲“固定容器的充放气”所述，向空的容器充气或从空的容器放气的时候，容器内的空气温度会激烈变化甚至会在短时间内变化50℃。

等温容器内多孔介质强化导热研究

等温容器是在充放气过程中容器内温度基本保持不变的一种特殊容器,在气动系统中有着广泛的应用.为强化放气过程中容器壁向内部的导热,以容器截面为研究对象,对内部铜丝的分布进行了探讨.在细铜丝填充密度一定的情况下,基于多孔介质模型,以容器截面导热热阻最小为目标,优化出两层和三层变密度填充下金属丝的分布.其热阻与均匀填充时相比,分别减少了37.63%和43.70%.研究结果表明,通过改变等温容器内细铜丝的分布可以强化容器壁向内部的导热.

等温容器放气法测量误差分析

针对现有的等温容器放气方法存在测试误差较大、重复性较差,且测量误差分析方面研究匮乏等问题,对等温容器的测量误差进行了深入分析,分别探讨了压力梯度,温度梯度、测量噪声等对等温容器放气方法的误差影响情况,该案例可以为等温容器性能提高及放气法测量气动元件流量特性方面提供一些指导。

潮气量检测设备等温容器研究

目的提出一种呼吸机潮气量检测设备的等温容器制作方法。方法通过向一定体积的密闭容器内注入气体,测量容器内部压强与温度的变化,依据理想气体状态方程精确计算注入气体的体积。为了使注入气体时容器内部恒温,向容器内部填充细铜丝,以吸收因空气压缩而产生的热量。结果细铜丝填充量至少为300 g/L、注入气体在100 m L以内时,可认为1 L容器内部达到等温状态。将实验系统接入呼吸机,比较测量潮气量值与设定潮气量值,实验误差在2%以内,证明实验的精确性。结论建立用于检测呼吸机潮气量等温容器模型,可以精确检测呼吸机的通气量,为呼吸机通气量的出厂检测提供理论依据和数据支持,为临床呼吸机的通气性能检修提供更多选择。

等温容器充气时截面铜丝分布的拓扑优化研究

以等温容器截面为研究对象,截面铜丝看作多孔介质,采用拓扑优化方法优化铜丝分布,强化充气过程中容器中心向容器壁的导热。选用变密度法材料插值模型,基于弹性体结构拓扑优化模型和热力学知识,推导建立基于变密度法的散热体结构拓扑优化数学模型。以改进的网格灵敏度过滤技术等用于解决优化中的数值不稳定现象,运用Matlab编程得到容器截面铜丝分布的拓扑优化模型。并在初始温度20℃,中心边界200℃加热的情况下,经过200 s,通过与均匀填充和二层变密度填充模型的瞬态导热仿真对比,得出拓扑优化模型的导热效果更佳。研究结果表明,经过拓扑优化后的填充模型可强化等温容器充气过程中由中心向周围的传热。

基于LabVIEW下等温容器性能确定的实验研究

该文介绍了在LabVIEW下开发的新型实验方法即热电偶辅助停止法来实现等温容器性能确定的实验研究程序 ,结果表明 ,该方法能够较好地弥补现有的时间延迟停止法的许多缺点 。

对ISO 6358-2等温容器放气法的评说和建议

该文对ISO 6358-2（2013）等温容器放气法计算临界压力比b值的方法的可信性提出了质疑。利用等温放气法测量C,b值,有两点需要讨论,第一,测流动中的气体压力,应流动达稳定时才能正确测量。对等温放气法,测气罐内的瞬态压力随时间的变化曲线,测出的瞬态压力与该时刻的真实压力有多大误差？第二,该偏差对确定C,b值会带来多大的影响？对C、b值的均方根误差分析表明,测量仪表的精度宜使用特级,不宜使用A级。特级测量精度计算b值的最佳的供气压力在0.2～0.5bar（g）之间,故对流通能力小的元件及有最低使用压力要求的元件,不宜使用本方法。对同一个被测阀,用各种方法测量其S值和b值,发现等温放气法测不出S值和b值,但用定压法和串接法,测出的S值和b值都非常接近。

等温容器法测定真空发生器特性的研究

目前真空发生器特性曲线的测量方法是调节不同压力和流量,获得多点数据,得到特性曲线,这种方法费时多、耗气量大。为此,提出了利用等温容器测量真空发生器主要特性的新方法,首先分析了测试原理,给出了测试系统构成,然后对多种真空发生器运用新方法进行了实测比较。实验结果表明:新方法所需要的人力、时间及能耗显著减少;相对于常规法,等温法节气为13%~81%,节省时间为17%~76%。

基于等温容器的气缸泄漏流量测定的研究

现有的泄漏流量测定法需要拆解测试气动装置,无法在驱动状态下测定气体泄漏流量。该文通过引入等温容器提出一种新型气体泄漏测定法,不仅可以在气动装置运动和等温状态下测定容器内的压力变化计算泄漏流量,而且适用于较大的流量测定范围。实验结果表明此方案的有效性。

等温容器温度特性的数值仿真研究

等温容器是用来测试气动元件流量特性的一种装置,其温度特性对测试结果的精度起决定作用。把等温容器内的填充物看作具有较大空隙率的多孔介质,用数值仿真的方法研究等温容器的等温特性。尽管仿真结果与试验结果有一定差异,但趋势相同,且能反映一定的规律。最重要的是仿真方法比试验方法省时节能,降低成本。

基于等温容器放气法的气动元件流量特性测试方法研究与系统设计

基于国际标准ISO 6358提出的等温容器放气法,设计了测试系统的测试回路;并根据基于国际标准ISO 6358中的气动元件流量特性特征参数计算方法及气动基础理论,提出等温假设下气动元件流量特性特征参数的计算公式;最后以Lab VIEW作为测试系统软件平台,结合MATLAB,开发集信号采集、数据处理与计算、数据记录与管理功能为一体的测试系统,通过实验验证了其正确性和有效性。研究结果有助于提高等温容器放气法测量流量特性的效率与准确性,为气动元件流量特性的研究提供实验手段。

基于等温活塞的空气压缩方法:多孔介质换热结构的优化

活塞式空压机具有压力-流量特性稳定、价格低廉等优点,广泛应用于工业领域。由于压缩时产生的热量不能迅速向环境传导,被压缩空气温度上升,压缩功增加。压缩功转换为热向环境传导以及耗散,导致其工作效率低。提出了一种基于多孔介质的等温活塞结构,吸收并传导压缩空气中的热量,以降低压缩空气温度,减少压缩机的功耗。研究了多孔介质结构参数对压缩机总功耗的影响,对多孔介质长度进行了优化,分析了转速和压缩比对多孔介质长度参数设计影响,得到了多孔介质结构参数的优化方法。

气动元件流量特性参数辨识的遗传算法

该文介绍了气动元件流量特性参数辨识方法的现状,着重分析了等温容器放气方法的最优化算法的优缺点。针对现有算法在辨识气动元件流量特性参数时表现的多峰性,压力微分噪声大等特点,提出了遗传算法解决方案。实践证明,遗传算法可以有效地克服现有算法的缺点。