一種爆破片流阻係數測試系統的製作方法
2023-10-10 10:20:49 4
專利名稱：一種爆破片流阻係數測試系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及爆破片測試技術，特別提供了一種爆破片流阻係數測試系統。
背景技術：
爆破片是廣泛用於化工、石油化工、煉油、冶金、製藥、食品、能源、動力等部門的鍋爐、壓力容器及壓力管道系統上的安全裝置。爆破片的應用場合主要是高壓、易燃、易爆、有毒等介質，其工況要求較高，大多是化學反應等的生產過程。這些生產過程易出現反應過程的壓力急劇波動或激烈的化學反應以致發生爆炸的可能性。由於介質的特殊性這些生產過程大多是不允許有介質滲漏的情況發生，而一旦出現意外，又要求安全洩放裝置有極高的動態響應，且有足夠的洩放量，以使生產設備和場所不致產生嚴重破壞的後果。或者是設備的工作溫度較高，在安全閥無法適應的情況下，也必需使用爆破片作為安全洩放裝置。
因此，要求爆破片能適用這種急速相變超壓、氣相化學燃爆超壓及粉塵燃爆超壓等要求有較大排放量的情況。按GB567-1999《爆破片與爆破片裝置》的適用範圍要求，通常爆破片可以製成直徑5-1500mm、爆破壓力0.001-500MPa的各種規格，以適應各種洩放量的要求。當前爆破片製作已採用了很多高科技手段，材料包括不鏽鋼、鎂、鎳、鈦、合金及石墨等，適應不同介質和溫度，動態響應特性優異，同時還具有很強的耐腐蝕性和耐疲勞性。爆破片的結構形式有百餘種，並有著很高的技術含量和極高的售價。這就給爆破片的檢測和試驗提出了更高的要求。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種填補技術空白的爆破片流阻係數測試系統。
本實用新型一種爆破片流阻係數測試系統，其特徵在於所述爆破片流阻係數測試系統具體包含有下述部分爆破片流體阻力測試系統、爆破片流量測試系統； 所述爆破片流體阻力測試系統的構成如下動力源(101)、開關閥(104)、滯止容器(105)、噴嘴組(106)、收集容器(107)、爆破片安裝夾板(109)、試驗管路(110)、測試元件(100)；其中，上述組成部分中除試驗管路(110)、測試元件(100)外均以順序串聯布置的方式布置在試驗管路(110)上；測試元件(100)、布置在其他任意二個構成部分之間或者其他組成部分中。
在所述爆破片流阻係數測試系統中的動力源(101)和開關閥(104)之間還設置有用於調壓的調壓器(102)。
在所述爆破片流阻係數測試系統中的收集容器(107)和爆破片安裝夾板(109)之間還設置有緩衝罐(108)。
在所述爆破片流阻係數測試系統中的動力源(101)為能提供壓縮空氣的動力裝置例如螺杆空壓機。
本實用新型是以試驗為目的，主要特點是設備工作頻率較低，但要求適用範圍較大、測試精度較高。考慮到設備的投資和場地佔用，我們選用氣驅泵作為升壓力源。因此作為動力源的空壓機將成為重點設備。我們選用螺杆空壓機作為動力源，為提高空氣品質配置了冷幹機和空氣緩衝罐。
在所述爆破片流阻係數測試系統中的測試元件(100)具體為壓力傳感器；其具體設置在下述位置之一或其組合 動力源(101)和調壓器(102)之間，調壓器(102)和開關閥(104)之間，滯止容器(105)上，收集容器(107)上，緩衝罐(108)上，緩衝罐(108)和爆破片安裝夾板(109)之間試驗管路(110)，爆破片安裝夾板(109)遠離緩衝罐(108)的一側。
在所述爆破片流阻係數測試系統中還包含有溫度傳感器(111)；其具體設置在滯止容器(105)或/和緩衝罐(108)上。
在所述爆破片流阻係數測試系統中， 流量測試系統由包含有4個音速噴咀、5個氣動球閥、4個壓力傳感器、1個溫度傳感器、1個滯止容器、1個收集容器； 流體阻力測試系統包含有1個緩衝罐、5個測試管道、2個絕壓壓力傳感器、3個差壓壓力傳感器、1個溫度傳感器和1個溼度傳感器。
在所述爆破片流阻係數測試系統中還設置有工控機作為控制器。
在所述爆破片流阻係數測試系統中，在測試管路末端還設置有可安裝消音器。但要對消音器為爆破片阻力係數測定的影響要進行試驗和評估。
本實用新型主要由流量測試系統和阻力測試系統兩部分組成；其中流量測試部分具體為流量標準器，由一組音速噴嘴和傳感器組成，其應用可以獲得較高的精度和較大的流量測量範圍。阻力測試部分由緩衝罐、測試管路和傳感器等組成。由一臺工控機進行系統控制、參數測量、數據存儲、結果計算等。
通過精確測量流過該裝置的流體流量及測試管路上的各點壓力，可精確計算流體在測試管路中的阻力係數。當在測試管路中放入爆破片後，再測量管路中的阻力係數，其增加值即為爆破片的阻力係數。
流體阻力測試的介質為壓縮空氣，其氣源與爆破片爆破壓力試驗系統共用一套氣源裝置。
流量測量系統由調壓器、開關閥、滯止容器、噴嘴組、收集容器及氣動球閥和管路組成。由空氣貯罐供應的壓縮空氣，經調壓器調節並穩定在某一壓力範圍。由壓力傳感器P2和P3指示氣源和調壓後的氣體壓力。由絕壓變送器P0和溫度傳感器T0測得音速噴嘴的滯止壓和滯止溫度。根據測試的流量範圍決定開啟噴嘴，由P4測得壓力確定噴嘴中流體是否達到音速。若達到音速，通過P0、T0及流出係數C等參數計算試驗介質的質量流量或體積流量。必要時對計算的結果進行試驗介質的溼度修正。
通過精確測量流過該裝置的流體流量及測試管路上的各點壓力，可精確計算流體在測試管路中的阻力係數。當在測試管路中放入爆破片後，再測量管路中的阻力係數，其增加值即為爆破片的阻力係數。
在實際實驗操作時 檢查各閥門是否處於開啟狀態，除通向流阻試驗用儲氣罐的閥門應關閉外(不做流阻系統測試時)其它閥門均應開啟。合上電源箱內的空壓機及冷幹機的空氣開關，按下空壓機和冷幹機上的啟動按鈕，空壓機和冷幹機開始運轉。
試驗前檢查要求檢查機器運行狀態，聽機器運轉聲音是否正常，檢查緩衝罐上壓力表的示值是否達到設定值。空壓機的操作和保養請認真閱讀空壓機的使用說明書。
若關閉空壓機，按停機按鈕。在機器停止運行後，再關閉電源。非緊急時空壓機不要按急停按鈕停機，更不可以直接切斷空氣開關的方式進行關機。
本實用新型中 流量測試系統由4個音速噴咀、5個氣動球閥、4個壓力傳感器、1個溫度傳感器和滯止容器及收集容器組成。見圖2以及
圖1的上半部分，其操作均由計算機控制。
流體阻力測試系統由緩衝罐、5個不同直徑的測試管道、2個絕壓壓力傳感器、3個差壓壓力傳感器、1個溫度傳感器和1個溼度傳感器組成。見圖1的下半部分，其操作和計算均由計算機完成。操作方法見軟體操作部分。
本實用新型的優點該裝置的流阻測試系統利用了音速噴咀組進行流量測試，可有效的提高流量測試精度和裝置的測試範圍。
系統中的流阻係數測試裝置可完成在低於爆破片爆破壓力的條件下進行流阻係數測試，即減少了測試過程的能源消耗，同時也降低了試驗過程的噪音。符合當今的節能環保要求。
以下結合附圖及實施方式對本發明作進一步詳細的說明 圖1為爆破片流體阻力測試系統示意圖； 圖2為流量測試系統示意圖； 圖3為爆破片流阻係數檢測系統的硬體結構組成示意圖； 圖4為爆破片流阻係數檢測系統輸入通道布線圖； 圖5為爆破片流阻係數檢測系統輸出開關量結構圖。
具體實施方式
附圖2中各附圖標記含義如下表所示(其中，如28-1、28-2等標號含義皆在圖上對應著同一個標號28) 表1
實施例1 一種爆破片流阻係數測試系統，其特徵在於所述爆破片流阻係數測試系統具體包含有下述部分爆破片流體阻力測試系統、爆破片流量測試系統。
所述爆破片流體阻力測試系統的構成如下動力源(101)、調壓器(102)、開關閥(104)、滯止容器(105)、噴嘴組(106)、收集容器(107)、緩衝罐(108)、爆破片安裝夾板(109)、試驗管路(110)、測試元件(100)；其中，上述組成部分中除試驗管路(110)、測試元件(100)外均以順序串聯布置的方式布置在試驗管路(110)上；測試元件(100)、布置在其他任意二個構成部分之間或者其他組成部分中。
在所述爆破片流阻係數測試系統中的動力源(101)和開關閥(104)之間還設置有用於調壓的調壓器(102)。
在所述爆破片流阻係數測試系統中的收集容器(107)和爆破片安裝夾板(109)之間還設置有緩衝罐(108)。
在所述爆破片流阻係數測試系統中的動力源(101)為能提供壓縮空氣的動力裝置例如螺杆空壓機。
本實施例是以試驗為目的，主要特點是設備工作頻率較低，但要求適用範圍較大、測試精度較高。考慮到設備的投資和場地佔用，我們選用氣驅泵作為升壓力源。因此作為動力源的空壓機將成為重點設備。我們選用螺杆空壓機作為動力源，為提高空氣品質配置了冷幹機和空氣緩衝罐。
在所述爆破片流阻係數測試系統中的測試元件(100)具體為壓力傳感器；其具體設置在下述位置之一或其組合 動力源(101)和調壓器(102)之間，調壓器(102)和開關閥(104)之間，滯止容器(105)上，收集容器(107)上，緩衝罐(108)上，緩衝罐(108)和爆破片安裝夾板(109)之間試驗管路(110)，爆破片安裝夾板(109)遠離緩衝罐(108)的一側。
在所述爆破片流阻係數測試系統中還包含有溫度傳感器(111)；其具體設置在滯止容器(105)或/和緩衝罐(108)上。
在所述爆破片流阻係數測試系統中 流量測試系統由包含有4個音速噴咀、5個氣動球閥、4個壓力傳感器、1個溫度傳感器、1個滯止容器、1個收集容器； 流體阻力測試系統包含有1個緩衝罐、5個不同直徑的測試管道、2個絕壓壓力傳感器、3個差壓壓力傳感器、1個溫度傳感器和1個溼度傳感器。
在所述爆破片流阻係數測試系統中還設置有用於進行系統控制、參數測量、數據存儲、結果計算的工控機作為控制器。
在所述爆破片流阻係數測試系統中，為了減小排氣的噪音，在測試管路末端還設置有可安裝消音器。但要對消音器為爆破片阻力係數測定的影響要進行試驗和評估。
本實施例主要由流量測試系統和阻力測試系統兩部分組成；其中流量測試部分具體為流量標準器，由一組音速噴嘴和傳感器組成，其應用可以獲得較高的精度和較大的流量測量範圍。阻力測試部分由緩衝罐、測試管路和傳感器等組成。由一臺工控機進行系統控制、參數測量、數據存儲、結果計算等。
通過精確測量流過該裝置的流體流量及測試管路上的各點壓力，可精確計算流體在測試管路中的阻力係數。當在測試管路中放入爆破片後，再測量管路中的阻力係數，其增加值即為爆破片的阻力係數。
流體阻力測試的介質為壓縮空氣，其氣源與爆破片爆破壓力試驗系統共用一套氣源裝置。
流量測量系統由調壓器、開關閥、滯止容器、噴嘴組、收集容器及氣動球閥和管路組成。由空氣貯罐供應的壓縮空氣，經調壓器調節並穩定在某一壓力範圍。由壓力傳感器P2和P3指示氣源和調壓後的氣體壓力。由絕壓變送器P0和溫度傳感器T0測得音速噴嘴的滯止壓和滯止溫度。根據測試的流量範圍決定開啟噴嘴，由P4測得壓力確定噴嘴中流體是否達到音速。若達到音速，通過P0、T0及流出係數C等參數計算試驗介質的質量流量或體積流量。必要時對計算的結果進行試驗介質的溼度修正。
通過精確測量流過該裝置的流體流量及測試管路上的各點壓力，可精確計算流體在測試管路中的阻力係數。當在測試管路中放入爆破片後，再測量管路中的阻力係數，其增加值即為爆破片的阻力係數。
在實際實驗操作時，需要檢查各閥門是否處於開啟狀態，除通向流阻試驗用儲氣罐的閥門應關閉外(不做流阻系統測試時)其它閥門均應開啟。合上電源箱內的空壓機及冷幹機的空氣開關，按下空壓機和冷幹機上的啟動按鈕，空壓機和冷幹機開始運轉。
試驗前檢查要求檢查機器運行狀態，聽機器運轉聲音是否正常，檢查緩衝罐上壓力表的示值是否達到設定值。空壓機的操作和保養請認真閱讀空壓機的使用說明書。
若關閉空壓機，按停機按鈕。在機器停止運行後，再關閉電源。非緊急時空壓機不要按急停按鈕停機，更不可以直接切斷空氣開關的方式進行關機。
本實施例中流量測試系統由4個音速噴咀、5個氣動球閥、4個壓力傳感器、1個溫度傳感器和滯止容器及收集容器組成。見圖2以及圖1的上半部分，其操作均由計算機控制。
流體阻力測試系統由緩衝罐、5個不同直徑的測試管道、2個絕壓壓力傳感器、3個差壓壓力傳感器、1個溫度傳感器和1個溼度傳感器組成。見圖1的下半部分，其操作和計算均由計算機完成。操作方法見軟體操作部分。
實施例2 本實施例所述爆破片流體阻力測試系統主要由流量測試系統和阻力測試系統兩部分組成。流量測試部分由類似計量部門校驗流量計所用的流量標準器，由一組音速噴嘴和傳感器組成，其應用可以獲得較高的精度和較大的流量測量範圍。阻力測試部分由緩衝罐、測試管路和傳感器等組成。由一臺工控機進行系統控制、參數測量、數據存儲、結果計算等。
通過精確測量流過該裝置的流體流量及測試管路上的各點壓力，可精確計算流體在測試管路中的阻力係數。當在測試管路中放入爆破片後，再測量管路中的阻力係數，其增加值即為爆破片的阻力係數。
本實施例是以試驗為目的，主要特點是設備工作頻率較低，但要求適用範圍較大、測試精度較高。考慮到設備的投資和場地佔用，我們選用氣驅泵作為升壓力源。因此作為動力源的空壓機將成為重點設備。我們選用螺杆空壓機作為動力源，為提高空氣品質配置了冷幹機和空氣緩衝罐。
實際操作時，首先檢查各閥門是否處於開啟狀態，除通向流阻試驗用儲氣罐的閥門應關閉外(不做流阻系統測試時)其它閥門均應開啟。合上電源箱內的空壓機及冷幹機的空氣開關，按下空壓機和冷幹機上的啟動按鈕，空壓機和冷幹機開始運轉。
檢查機器運行狀態，聽機器運轉聲音是否正常，檢查緩衝罐上壓力表的示值是否達到設定值。空壓機的操作和保養請認真閱讀空壓機的使用說明書。
若關閉空壓機，按停機按鈕。在機器停止運行後，再關閉電源。非緊急時空壓機不要按急停按鈕停機，更不可以直接切斷空氣開關的方式進行關機。
流量測試系統由4個音速噴咀、5個氣動球閥、4個壓力傳感器、1個溫度傳感器和滯止容器及收集容器組成。見圖1的上半部分和圖2，其操作均由計算機控制。操作方法見軟體操作部分。
流體阻力測試系統由緩衝罐、5個不同直徑的測試管道、2個絕壓壓力傳感器、3個差壓壓力傳感器、1個溫度傳感器和1個溼度傳感器組成。見2的下半部分，其操作和計算均由計算機完成。操作方法見軟體操作部分。
我們選擇壓縮空氣作為測試介質，主要是獲得不同壓力的壓縮空氣比較容易，成本較低，測試環境較清潔且流動穩定性控制相對也比較容易等。但由於要提高測試精度，選用了音速噴嘴，則帶來較大的系統運行噪音。
系統使用50m3的空氣貯罐作為試驗介質的供應源。介質壓力0.9-1.0MPa，未經乾燥等處理。
目前的流量計種類很多，但在較大流量下、達到較高的精度且故障率較低的還當屬音速噴嘴。因此音速噴嘴也被計量部門作為校驗流量計的標準器所使用。
本實施例選用了10mm、20mm、40mm、50mm 4個音速噴嘴組成一個噴嘴組，在0.20MPa(絕壓)的試驗介質壓力下可獲得117.724m3/h到5303.217m3/h(標準狀態)的15種不同的流量量程。通過提高試驗介質的壓力，可以形成不同的流量量程。當試驗介質壓力達到0.60MPa(絕壓)時，可獲得最高達15909.651m3/h(標準狀態)的多種流量組合。這種組合可以使各量程段的測量精度都能滿足要求。
這4隻噴嘴經精確加工後，由中國計量科學研究院進行標定，其精度都達到0.2％。結論為可以作為標準器使用。經配用精度不低於0.1％的壓力傳感器和溫度傳感器，流量測試系統和精度將不低於1％。若將空氣乾燥或使用溼度傳器進行計算修正，可進一步提高流量測 試系統的準確性。
流量的測量精度除受噴嘴精度外，最主要的是由傳感器的精度決定。準確的測量液體的壓力和溫度甚至溼度，都將影響流量的測量和計算結果。為此我們選用美國ROSEMOUNT 3051C型絕壓變送器，其精度為0.046％，直接測量噴嘴的滯止壓力的絕壓值，避免了通常使用的壓力傳感器測量表壓再加上當地大氣壓的測量和計算過程所帶來的兩次誤差。
溫度測量則選用了美國模擬器件公司生產的AD590單片集成兩端感溫電流源，溫度範圍-55℃～155℃，非線性誤差±0.3℃，輸出1μA/K。它的使用將減少傳感器加變送器所產生的誤差。
系統還可選擇溼度傳感器，常規溼度傳感器的誤差為2％，採用溼度傳感器後，可對試驗介質的溼度進行修正計算，有利於進一步提高系統的測試精度。
流量測量系統由調壓器、開關閥、滯止容器、噴嘴組、收集容器及氣動球閥和管路組成。由空氣貯罐供應的壓縮空氣，經調壓器調節並穩定在某一壓力範圍。由壓力傳感器P2和P3指示氣源和調壓後的氣體壓力。由絕壓變送器P0和溫度傳感器T0測得音速噴嘴的滯止壓和滯止溫度。根據測試的流量範圍決定開啟噴嘴，由P4測得壓力確定噴嘴中流體是否達到音速。若達到音速，通過P0、T0及流出係數C等參數計算試驗介質的質量流量或體積流量。必要時對計算的結果進行試驗介質的溼度修正。
圖1中示意圖符號說明 P0——音速噴咀滯止壓力(絕壓)，MPa； T0——音速噴咀滯止溫度(絕壓)，℃； P1——測試管道入口壓力(絕壓)，MPa； T1——測試管道入口溫度(絕壓)，℃； P2——測試氣源壓力(表壓)，MPa； P3——調壓器後壓力(表壓)，MPa； P4——收集容器壓力(表壓)，MPa； PA-B——測試管道A點與B點的差壓力，MPa； PB——測試管道B點壓力(絕壓)，MPa； PB-C——測試管道B點與C點的差壓力，MPa； PC-D——測試管道C點與D點的差壓力，MPa； RH——測試管道入口的空氣溼度，％。
爆破片流阻檢測系統的硬體結構如圖3所示。
系統的硬體需求 處理器Intel Pentium 41.4GHz或更高； 內存256MB或更高； 硬碟1G或更高； 顯存32MB； 輸入鍵盤，滑鼠。
系統的軟體需求 作業系統Microsoft Windows XP/2000； 預裝軟體Microsoft Office 2003或以上； 系統組件Microsoft.Net Framework 2.0或以上。
系統軟體操作說明 登錄系統後，在主界面上單擊系統校準按鈕，即進入系統校準功能。系統校準主要對系統中各個傳感器(包括壓力、溫度、溼度等)進行校準。
界面上顯示了當前傳感器的對應量程及當前值，如果該採樣值需要校準，只需要單擊傳感器所對應的校準按鈕，即可進入相應的校準界面。
注意在單擊校準按鈕之前，請先確認傳感器量程與實際傳感器量程是否一致。
傳感器的校準採用兩點校準法。分別為低值和高值。具體校準過程如下(以校準0～0.7KPa量程傳感器為例) i.校準低值手動調節系統管路中壓力，使校準傳感器所在位置的壓力在一個較小的值，例如0KPa，從壓力表讀取此時的壓力，在校準值區域輸入，然後點擊按鈕校準低值； ii.校準高值手動調節系統管路中壓力，使校準傳感器所在位置的壓力在一個較大的值，例如0.6KPa，從壓力表讀取此時的壓力，在校準值區域輸入，然後點擊按鈕校準高值； iii.校準完成後，單擊完成按鈕，返回校準主界面。此時主界面中的當前值會自動根據新的校準值進行刷新。
注意為了保證測量的精度，請務必選擇與試驗相匹配的傳感器量程。
項目設置在進行一項新的試驗時，需要先對試驗項目的基本參數進行設置，設置信息主要包括樣品基本參數，管路參數以及相應的試驗參數。
在項目設置界面中，可以執行項目的新建，修改，刪除等操作。具體操作方法與常規資料庫軟體的用戶管理操作類似；其還可以對項目進行條件查詢。可以快速的查找需要的項目信息。
參數說明 項目參數中包含三類項目信息，分別為樣品參數、傳感器參數和管路參數。
樣品參數中包括項目編號、申請單位、規格、抽樣數量等。
傳感器參數包括各個測試點得傳感器量程等 管路參數包括管路直徑、各段區間長度等 流阻試驗在設置完項目參數後，即可以進行流阻試驗。可以記錄數據除了實時顯示當前數據外，還通過曲線將數據記錄下來(包括9個壓力數據、3個溫度數據、1個溼度數據)。數據記錄啟動後，通過控制各個閥和噴嘴的開關來調整試驗管路中的壓力。試驗結束，系統提示用戶確認試驗數據有效性；同時系統自動保存試驗數據並更新項目中的相關信息。
數據分析在進行完成流阻試驗後，即可以進行數據分析。系統會在資料庫中讀取對應的數據記錄並在界面中自動回放，可以做改變數據分析區間的操作。當確定一個合適的區間後，就可以執行數據分析，分析結果存入資料庫。
流阻測試系統是從緩衝罐啟至試驗管路110結束，並在其上安裝數個壓力傳感器、溫度傳感器以及溼度傳感器。系統構成較簡單。
緩衝罐108系統對緩衝罐108的直徑有要求，罐體直徑要大於測試管路直徑的10倍，且管路要在筒體的直線段上，距直線段邊緣不小於管路直徑。
試驗管路110試驗管路110要求為光滑管，其公稱直徑要與受試爆破片的直徑相一致。系統的試驗管路110由公稱直徑50mm、80mm、100mm、150mm、200mm 5根管路組成。管路長度從筒體至受試爆破片的長度為管徑的58倍(測試管內裝有整流器時)至92倍。受試爆破片之後的管路長度也不小於管徑的57倍。
壓力傳感器緩衝罐108上的壓力傳感器P1是作為流阻測試計算的基準壓力，因此也選用了與P0相同的絕壓變送器，溫度傳感器T1選用與T0相同的傳感器，以保證計算數據的準確性。在緩衝罐上還可安裝溼度傳感器RH，用於對溼空氣進行必要的修正。
在測試管路上還分別安裝4個壓力傳感器，PB為絕壓傳感器，其它3個為差壓傳感器。
流阻測試系統流阻測試系統是從緩衝罐啟至試驗管路結束，並在其上安裝數個壓力傳感器、溫度傳感器以及溼度傳感器。系統構成較簡單。
數據計算 1)臨界流的判斷 對於利用音速噴嘴進行流量計算的先決條件是流體在噴嘴喉部是否達到了音速，可判斷噴嘴出口處的壓力與滯止壓力的比。根據本裝置的噴嘴結構和測試介質，允許噴嘴出口壓力的最大值p2max＝0.81p0。
2)流量計算 a.質量流量計算式(GB/T21188-2007) 式中 qm——實際質量流量，kg/s； Ant——噴嘴喉部橫截面積，m2； Cd′——流出係數，無量綱； C*——實際氣體一維臨界流函數，無量綱； p0——噴嘴入口處氣體絕對滯止壓力，pa； R——通用氣體常數，8.31451J/mol·K； M——摩爾質量，kg/mol； T0——噴嘴入口處氣體絕對滯止溫度，K； b.噴嘴喉部橫截面積 4個噴嘴的喉部直徑見表2，計算各噴嘴喉部橫截面積Ant。
c.流出係數流出係數可由表1中取得。
表2 噴嘴參數表 d.臨界流函數幹空氣的臨界流函數由下式進行計算 式中 p0——噴嘴入口處氣體絕對滯止壓力，pa； T0——噴嘴入口處氣體絕對滯止溫度，K； pc＝3.3958MPa，Tc＝126.192K 係數ai、bi、ci見表3 表3 e.摩爾質量幹空氣的摩爾質量M＝2.89626×10-2kg/mol； f.溼空氣的質量流量修正式(1)計算得到的為不含CO2的幹空氣的 質量流量，為得到實際空氣的質量流量，可由式(3)進行修正。
式中 qm——修正後的含CO2的溼空氣的質量流量，kg/s； qm，dry——由式1計算得不含CO2的幹空氣的質量流量，kg/s；
——空氣中含CO2的摩爾分數(如果未知，可用0.0004)； RH——空氣的相對溼度，％； A＝0.127828τ3-0.789422τ2+1.63166τ-1.12818 τ、π——同式(2)。
3)阻力係數計算 a.單位面積質量流量 b.管道入口處馬赫數 c.管道入口處的膨脹係數 d.管道入口處壓力 e.管道入口處溫度 T1＝To×(P1/Po)(k-1)/k(8) f.在取壓口處的溫度 g.在取壓口處的音速 h.在取壓口處的比容 i.在取壓口處的馬赫數 Ma，tap＝G×vtap/Vtap ......(12) j.在取壓口處的膨脹係數 k.至取壓口的總阻力係數 l.重複進行f.至k.計算管道入口至每一取壓口A、B、C和D的阻力係數。對每一取壓口計算(9)至(14)式。
m.取壓口A和B間的阻力係數 KA-B＝KB-KA .........(15) n.取壓口B和C間的阻力係數 KB-C＝KC-KB .........(16) o.取壓口C和D間的阻力係數 KC-D＝KD-KC .........(17) p.摩擦係數 f＝KA-B×D/(4×LA-B).........(18) q.雷諾數 Re＝D×G/μ .........(19) r.管道粗糙度 s.取壓口B和C間管子的阻力係數 t.受試爆破片的阻力係數 KRi＝KB-C-KpipeB-C ............(22) 式中 M——分子量，kg/mol； k——比熱比； qm——測量的質量流量，kg/s； Po——基點壓力，Pa(A)； To——基點溫度，K； D——試驗管路內徑，m； LA-B——取壓口A和B間的管道長度，m； LB-C——取壓口B和C間的管道長度，m； LC-D——取壓口C和D間的管道長度，m； PtapA——取壓口A處絕壓，Pa(A)； PtapB——取壓口B處絕壓，Pa(A)； PtapC——取壓口C處絕壓，Pa(A)； PtapD——取壓口D處絕壓，Pa(A)； G——單位面積質量流量，kg/m2·s； Ma1——管道入口處馬赫數； P1——管道入口處絕壓，Pa(A)； T——管道入口處溫度，K； Ttap——取壓口處的溫度，K； Vtap——取壓口處的音速，m/s； vtap——取壓口處的比容，m3/kg； Ma，tap——取壓口處的馬赫數； Ytap——取壓口處的膨脹係數； Ktap——取壓口的總阻力係數； KA-B——取壓口A和B間的阻力係數； KB-C——取壓口B和C間的阻力係數； KC-D——取壓口C和D間的阻力係數； f——摩擦係數； μ——空氣在P0和T0條件下的粘度，Pa·s； Re——雷諾數； E——管道粗糙度，mm； KpipeB-C——取壓口B和C間管子的阻力係數； KRi——受試爆破片的阻力係數。
權利要求1.一種爆破片流阻係數測試系統，其特徵在於所述爆破片流阻係數測試系統具體包含有下述部分爆破片流體阻力測試系統、爆破片流量測試系統；
所述爆破片流阻係數測試系統的構成如下動力源(101)、開關閥(104)、滯止容器(105)、噴嘴組(106)、收集容器(107)、爆破片安裝夾板(109)、試驗管路(110)、測試元件(100)；其中，上述組成部分中除試驗管路(110)、測試元件(100)外均以順序串聯布置的方式布置在試驗管路(110)上；測試元件(100)、布置在其他任意二個構成部分之間或者其他組成部分中。
2.按照權利要求1所述爆破片流阻係數測試系統，其特徵在於在所述爆破片流阻係數測試系統中的動力源(101)和開關閥(104)之間還設置有用於調壓的調壓器(102)。
3.按照權利要求2所述爆破片流阻係數測試系統，其特徵在於
在所述爆破片流阻係數測試系統中的收集容器(107)和爆破片安裝夾板(109)之間還設置有緩衝罐(108)。
4.按照權利要求3所述爆破片流阻係數測試系統，其特徵在於
在所述爆破片流阻係數測試系統中的動力源(101)為能提供壓縮空氣的動力裝置。
5.按照權利要求3所述爆破片流阻係數測試系統，其特徵在於
在所述爆破片流阻係數測試系統中的測試元件(100)具體為壓力傳感器；其具體設置在下述位置之一或其組合
動力源(101)和調壓器(102)之間，調壓器(102)和開關閥(104)之間，滯止容器(105)上，收集容器(107)上，緩衝罐(108)上，緩衝罐(108)和爆破片安裝夾板(109)之間試驗管路(110)，爆破片安裝夾板(109)遠離緩衝罐(108)的一側。
6.按照權利要求3所述爆破片流阻係數測試系統，其特徵在於
在所述爆破片流阻係數測試系統中還包含有溫度傳感器(111)；其具體設置在滯止容器(105)或/和緩衝罐(108)上。
7.按照權利要求1～6其中之一所述爆破片流阻係數測試系統，其特徵在於在所述爆破片流阻係數測試系統中，流量測試系統由包含有4個音速噴咀、5個氣動球閥、4個壓力傳感器、1個溫度傳感器、1個滯止容器、1個收集容器；
流體阻力測試系統包含有1個緩衝罐、5個測試管道、2個絕壓壓力傳感器、3個差壓壓力傳感器、1個溫度傳感器和1個溼度傳感器。
8.按照權利要求7所述爆破片流阻係數測試系統，其特徵在於在所述爆破片流阻係數測試系統中還設置有工控機作為控制器。
9.按照權利要求8所述爆破片流阻係數測試系統，其特徵在於在所述爆破片流阻係數測試系統中，在測試管路末端還設置有消音器。
專利摘要一種爆破片流阻係數測試系統，包含有下述構成部分動力源(101)、開關閥(104)、滯止容器(105)、噴嘴組(106)、收集容器(107)、爆破片安裝夾板(109)、試驗管路(110)、測試元件(100)；其中，上述組成部分中除試驗管路(110)、測試元件(100)外均以順序串聯布置的方式布置在試驗管路(110)上；測試元件(100)、布置在其他任意二個構成部分之間或者其他組成部分中。本實用新型流量測試精度高，裝置的測試範圍廣。本實用新型可在低於爆破片爆破壓力條件下進行流阻係數測試，減少了測試過程的能源消耗，也降低了試驗過程的噪音；符合節能環保要求。
文檔編號G01F1/86GK201532347SQ200920013150
公開日2010年7月21日 申請日期2009年4月22日 優先權日2009年4月22日
發明者張志毅, 宋緒鮮, 胡熙玉, 程筱梅, 任克華, 陳杰, 華長春, 李純剛 申請人:瀋陽市特種設備檢測研究院