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產(chǎn)品分類(lèi)針對目前大多數標準漏孔的漏率都是在He 和入口壓力為100 kPa 下的漏率,采用定容變壓法校準了銘牌漏率為2.3 × 10-6 Pa·m3/s 的標準真空漏孔在使用H2、He、D2三種氣體時(shí),在不同入口壓力下的漏率。預先對系統進(jìn)行了加熱除氣后計算了系統本底漏率大小,并探討了本底漏率對校準漏孔漏率的影響。結合粘滯流-分子流理論研究了不同氣體和漏孔入口壓力對漏孔漏率的影響。
近年來(lái),真空漏孔越來(lái)越多地應用于航空航天、電子工業(yè)、電力工業(yè)及制冷工業(yè)等領(lǐng)域。真空漏孔是向真空端(出口壓力小于1000 Pa)提供穩定氣體流量的裝置,目前,國內外很多計量實(shí)驗室和研究機構都建立了相應的校準裝置,常用的漏率校準方法有定容法、恒壓法、質(zhì)譜比較法、固定流導法、分流法等等。其中定容變壓法適于校準漏率較大的漏孔,設備與操作簡(jiǎn)單,對漏孔校準精度較高。
目前大多數標準真空漏孔的漏率都是采用He 在漏孔入口壓力為1 kPa 下標定的,而實(shí)際工作中常需要校準真空漏孔在非He 和漏孔壓力大于一個(gè)大氣壓下的漏率。氣體和壓強都會(huì )對漏孔的漏率產(chǎn)生一定的影響,因此,為了獲得更為的漏孔漏率,有必要研究氣體和壓力對真空漏孔漏率的影響。本文通過(guò)改變漏孔入口端氣體種類(lèi)和壓力,對同一真空漏孔進(jìn)行了漏率標定,并初步研究了氣體種類(lèi)和壓力對漏孔漏率的影響。
1、漏率校準機理
根據定義,漏率Q 就是氣體量pV 對時(shí)間t 的全微分,即
這就是定容法,即將真空漏孔流出的氣體引入到一封閉系統中,在系統溫度、體積恒定不變的情況下,通過(guò)測量單位時(shí)間內系統壓力的變化速率dp/dt,從而得到漏孔漏率Q 的方法。采用定容法校準漏孔漏率時(shí),溫度波動(dòng)和定容室體積大小等因素對定容法校準系統會(huì )產(chǎn)生一定的影響,如真空漏孔的接入會(huì )帶來(lái)系統的容積變化,使測得的系統容積存在誤差。因此,認為系統溫度需維持在296 K 以避免額外的溫度修正,系統容積不能太小,一般要大于2 ×10-3m3。
另外用定容法測漏孔漏率時(shí)還需考慮系統自身的漏放氣,也就是系統的本底漏率影響。圖1 為漏率與時(shí)間的關(guān)系,其中,線(xiàn)1 代表系統自身漏放氣使本底壓力隨時(shí)間變化,使系統本底壓力升高的因素包括系統放氣、系統管壁滲透和未知泄漏。線(xiàn)2 代表理想的系統壓力隨時(shí)間變化關(guān)系,線(xiàn)2 的斜率dpL/dt 與系統容積V 的乘積即為漏孔漏率。線(xiàn)3代表實(shí)際實(shí)驗記錄到的壓力-時(shí)間關(guān)系,為線(xiàn)1 與線(xiàn)2 的疊加。
圖1 壓力隨時(shí)間變化關(guān)系
考慮到系統本底漏放氣的影響,漏孔漏率可計算為
即起始時(shí)間相同時(shí),可用相同時(shí)間段內的漏率與本底漏率之差表示漏孔的真實(shí)漏率。
2、校準裝置及校準方法
2.1、校準裝置
標準漏孔校準裝置如圖2 所示。該校準裝置主要由氣源、被校準漏孔、標準容積、定容室、薄膜真空規、復合真空計及抽氣系統組成。
圖2 定容法標準漏孔校準裝置結構原理圖
4、結論
(1) 在對系統加熱除氣后降至23℃并在抽真空度至10-6 Pa 條件下對系統密閉靜置。系統自身漏放氣引起的本底漏率為1.15 × 10-8 Pa·m3/s,該系統在此工作條件下校準漏率大于10 -6 Pa·m3/s 漏孔時(shí)可不考慮本底漏率影響,但當漏孔漏率低于10-7 Pa·m3/s 時(shí)不可忽略系統漏放氣造成的影響;
(2) 在100 ~ 400 kPa 壓差范圍內,對漏率為2.3 × 10-6 Pa·m3/s 的標準真空漏孔漏率校準結果表明,在H2、He、D2三種充入氣體下,漏孔漏率都與壓力平方呈線(xiàn)性關(guān)系,漏孔氣體處于粘滯流態(tài);
(3) 對相同漏孔入口壓強下,充入不同氣體的漏孔漏率進(jìn)行對比后發(fā)現,漏孔漏率與氣體粘度成反比,相同壓力下He 的粘滯系數大,氣體流動(dòng)性差,通過(guò)漏孔的漏率??; 而H2粘滯系數小,漏孔漏率大,漏孔氣體為粘滯流。
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