一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法与流程

xiaoxiao2026-07-19  20


本发明涉及的是属于风洞露点测量,尤其是一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法。


背景技术:

1、露点是反映气体中微水分含量的一个重要指标。露点温度是指当水蒸汽分压(即绝对含水量)保持不变,湿空气达到饱和时所对应的温度,一般零度以上称为露点,零度以下称为霜点。风洞极低露点的快速准确测量是目前世界湿度领域尚未解决的技术难题,不仅需要达到极低露点范围(-100℃),同时需要保证极低露点下的测试响应跟踪快。目前,虽然有进行极低冷镜式露点仪本体设备的研制,但其一般应用在介质洁净、且稳定的压力、温度等测试工况下,与在风洞中实际进行测试不同。风洞中工况复杂,测试介质压力、温度变化范围大,气体洁净度不理想,取样气路长,因而测试难度大。目前,国内还未有基于冷镜式测试原理的针对风洞极低露点的实际测试案例。


技术实现思路

1、本发明的目的是要解决风洞实际测试中露点测试极低、响应速度要求快的技术问题,提供一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法。

2、露点测试系统就近安装在风洞部段露点测试位置开孔引出处,信号就近接入各部段配置的交换机。露点测试系统主要包括冷镜式露点仪及辅助系统。冷镜式露点仪主要负责完成露点的测试;辅助系统主要包括旁路吹扫测试系统(纯化器等),管路电伴热系统(热电阻、伴热带、温控仪等)、旁路流量系统、取样管路(管路、阀等)和控制系统等,负责完成系统管路吹扫和现场检测、管路加热除水、大流量快速除水、气体取样、控制等功能。

3、本方案是通过如下技术措施来实现的:

4、一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法,包括有以下步骤:

5、步骤一、系统初始使用时各阀门全部关闭,与洞体内气体、外界大气隔离,处于保护模式;

6、步骤二、打开露点测试系统隔膜阀驱动气路供气总阀、吹扫气路供气总阀;

7、步骤三、开启取样管路电伴系统(16),设置加热温度为40℃;

8、步骤四、开启旁路流量系统(13),自动进行流量调节;

9、步骤五、打开吹扫入口处手动阀ⅱ(7)和旁路排放出口处的气动隔膜阀ⅵ(9),其它隔膜阀全部关闭,吹扫气体经过吹扫气路上的旁路露点仪(8)后将气体排除管路外;

10、步骤六、当旁路露点仪(8)检测流经的气体露点低于-50℃时,关闭旁路排放出口处的气动隔膜阀ⅵ(9);

11、步骤七、打开纯化器(11)前端的气动隔膜阀ⅳ(10)、压力传感器(4)前端的手动阀ⅰ(3)及后端的气动隔膜阀ⅰ(5),气体进入纯化器(11)及取样管路(1),对取样管路(1)进行清洁和干燥吹扫,时间约2~6小时,系统此时为吹扫模式;

12、步骤八、关闭压力传感器(4)后端的气动隔膜阀ⅰ(5)、打开冷镜式露点仪(15)前端吹扫气路上的气动隔膜阀ⅴ(12),让气体直接进入冷镜式露点仪(15),吹扫气源初始气源经过干燥后的气体露点达到≤-90℃,系统为自检模式ⅰ;

13、步骤九、关闭冷镜式露点仪(15)前端吹扫气路上的气动隔膜阀ⅴ(12)、打开取样气路(1)上的气动隔膜阀ⅲ(18),让气体经过单向阀(19)后进入露点仪(15),吹扫气源初始气源经过干燥后的气体露点达到≤-90℃,系统为自检模式ⅱ;

14、步骤十、关闭纯化器(11)前端的气动隔膜阀ⅳ(10),打开压力传感器(4)后端的气动隔膜阀ⅰ(5),系统切换到露点测量模式,气体从取样气路(1)经过气动隔膜阀ⅲ(18)和旁路流量系统(13)进入冷镜式露点仪(15);

15、步骤十一、以压力传感器(4)的值为判断依据,当压力高于100kpa时,开始露点测量,当压力低于95kpa时,关闭各隔膜阀,停止露点测量;

16、步骤十二、露点测试数据通过plc (17)传送给外部控制系统,同时,露点及相关数据实时传送给测量计算机,实现露点测试系统的各种控制及露点的采集、显示存储等功能;

17、步骤十三、重复步骤十一~十二能够持续进行风洞露点的检测。

18、作为本方案的优选:步骤一中,在冷镜式露点仪不工作时,对冷镜镜面和管路给予封闭保护,保持干燥。

19、作为本方案的优选:步骤二中,隔膜阀驱动气压力为4kpa,吹扫气路的供气压力大于3kpa,吹扫气源露点低于-60℃。

20、作为本方案的优选:步骤三中,管路电伴系统对管壁加热,以加快管道内壁材料吸附的水分释放速度、提高露点测试响应速度。

21、作为本方案的优选:步骤四中,为加快取样管路内壁除水除湿速度,提高动态测试响应时间,采取加大取样管路气流流量,同时避免流过露点设备测量腔的流量过大,造成冷镜镜面上的露层被吹掉,采取通过旁路流量系统将部分气体释放掉。

22、作为本方案的优选:步骤五中,吹扫气路初始使用时,来流露点一般较高,为防止污染纯化器,实时检测来流露点,当露点低于-50℃时,才允许进入纯化器。

23、作为本方案的优选:步骤七中,为提高响应速度和测试精度,取样管路管线外径为1/4英寸的ep级耐低温不锈钢管,连接处采用vcr接头;气路上的各类阀充分考虑密封性和对水分的吸附特性;在取样管路入口处需装配过滤器对灰尘等进行过滤。

24、作为本方案的优选:步骤八中,主要是用于冷镜式露点仪自身性能测试,检测冷镜式露点仪是否能够测试到-90℃以下露点值。

25、作为本方案的优选:步骤九中,主要用于测量管道和冷镜式露点仪性能测试,检测在包含部分取样管路的情况下,冷镜式露点仪是否能够测试到-90℃以下露点值。

26、作为本方案的优选:步骤十一中,将停止和启动阈值设置为不同的值,是为了防止洞内气体压力存在波动时,隔膜阀短时间内反复启动和停止,长时间影响隔膜阀的使用寿命。

27、本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知,由于在该方案的有益效果为:

28、1、测试范围宽:-100℃~20℃,满足风洞极低露点测试范围要求;

29、2、响应时间快:可以实时跟踪风洞露点变化;

30、3、适用性好:采用多种工作模式,实现系统吹扫、自检、测量等,满足风洞复杂工况下极低露点测试需要。

31、由此可见,本发明与现有技术相比,具有实质性特点和进步,其实施的有益效果也是显而易见的。



技术特征:

1.一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法,其特征是:包括有以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法,其特征在于:所述步骤一中,在冷镜式露点仪不工作时,对冷镜镜面和管路给予封闭保护,保持干燥。

3.根据权利要求1所述的一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法,其特征在于:所述步骤二中,隔膜阀驱动气压力为4kpa,吹扫气路的供气压力大于3kpa,吹扫气源露点低于-60℃。

4.根据权利要求1所述的一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法,其特征在于:所述步骤三中,管路电伴系统对管壁加热,以加快管道内壁材料吸附的水分释放速度、提高露点测试响应速度。

5.根据权利要求1所述的一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法,其特征在于:所述步骤四中,为加快取样管路内壁除水除湿速度,提高动态测试响应时间,采取加大取样管路气流流量,同时避免流过露点设备测量腔的流量过大,造成冷镜镜面上的露层被吹掉,采取通过旁路流量系统将部分气体释放掉。

6.根据权利要求1所述的一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法,其特征在于:所述步骤五中,吹扫气路初始使用时,为防止污染纯化器,实时检测来流露点,当露点低于-50℃时,才允许进入纯化器。

7.根据权利要求1所述的一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法,其特征在于:所述步骤七中,为提高响应速度和测试精度,取样管路外径为1/4英寸的ep级耐低温不锈钢管,连接处采用vcr接头;气路上的各类阀充分考虑密封性和对水分的吸附特性;在取样管路入口处需装配过滤器对灰尘进行过滤。

8.根据权利要求1所述的一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法,其特征在于:所述步骤八中,主要是用于冷镜式露点仪自身性能测试,检测冷镜式露点仪是否能够测试到-90℃以下露点值。

9.根据权利要求1所述的一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法,其特征在于:所述步骤九中,主要用于测量管道和冷镜式露点仪性能测试,检测在包含部分取样管路的情况下,冷镜式露点仪是否能够测试到-90℃以下露点值。

10.根据权利要求1所述的一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法,其特征在于:所述步骤十一中,将停止和启动阈值设置为不同的值,是为了防止洞内气体压力存在波动时,隔膜阀短时间内反复启动和停止,长时间影响隔膜阀的使用寿命。


技术总结
本发明提供了一种基于冷镜式测试原理的风洞极低露点快速测试方法,该方案的露点测试系统就近安装在风洞部段露点测试位置开孔引出处,信号就近接入各部段配置的交换机。露点测试系统主要包括冷镜式露点仪及辅助系统。冷镜式露点仪主要负责完成露点的测试;辅助系统主要包括旁路吹扫测试系统(纯化器等),管路电伴热系统(热电阻、伴热带、温控仪等)、旁路流量系统、取样系统(管路、阀等)和控制系统等,负责完成系统管路吹扫和现场检测、管路加热除水、大流量快速除水、气体取样、控制等功能。

技术研发人员:宋巍巍,褚卫华,顾正华
受保护的技术使用者:中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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