[发明专利]一种基于标准压力变化曲线的密闭容器密封性能检测方法

权利要求书

1.一种基于标准压力变化曲线的密闭容器密封性能检测方法，所述检测方法应用于连续退火机组和连续渡锌机组的高氢工业电炉的密封性能检测，包括如下步骤：

(1)建立标准压力曲线理论模型

将炉腔泄漏抽象为一个小孔泄漏模型，由于炉内气体压力和大气压接近，质量泄漏速率表示如下：

Qm=YCdAPbMγ1000RT(2γ+1)γ+1γ-1---(1)]]>

式(1)中，γ表示定压比热C_p和定容比热C_v之比，γ取值1.3-1.6；

Q_m是气体泄漏速率(kg/s)，

M是气体分子量，M＝29，

R是普适气体常数，8.314472J.mol^-1.K^-1，

T是气体的储存温度，通常范围为283～323K；

A是炉腔泄漏面积(m²)，通常范围为20×10^-6～40×10^-6m²，

Y是修正系数，取值范围为0～2，具体表示如下：

Y=(P0Pb)1γ1-(P0Pb)γ-1γ2γ-1(γ+12)γ+1γ-1---(2)]]>

在式(1)和(2)中，P_b表示如下，为0.5～1.3标准大气压：

P_b＝P₀±P_r     (3)

式(3)中，P_r表示炉内相对压力，通常范围为-300～500daPa；

体积泄漏速率表示如下：

Qv=1ρYCdAPbMγ1000RT(2γ+1)γ+1γ-1---(4)]]>

式(4)中，各个参数选取如下：

C_d：气体泄漏系数，通常范围为0～1；

Q_v：体积泄漏速率[m³/h]，通常范围为2～6m³/h；

在温度不过低，压力不过高时，气体密度、压强和温度之间服从理想气体状态方程式，即其中P_t表示气体的绝对压强，单位Pa，T表示气体的热力学温度，单位K。于是炉腔气体密度ρ可以表达如下：

ρ=PtR′T---(5)]]>

将(5)代入(4)，得

Qv=PbPtYCdA1000RTMγ(2γ+1)γ+1γ-1---(6)]]>

将(2)代入(6)，得

Qv=PbPtCdA(P0Pb)1γ1-(P0Pb)γ-1γ2γγ-11000RTM---(7)]]>

将炉内气体看作真实气体，利用范德华方程进行状态描述，具体如下：

(Pt+aVm2)(Vm-v)=RT---(8)]]>

式(8)中，V_m表示单位摩尔的体积，a，b表示范德华常数；

在已知T，P_t和范德华常数a，b时，通过求解下面方程可以求得V_m

Vm3-(b+RTPt)Vm2+aPtVm-abPt=0---(9)]]>

V_m表示如下：

Vm=Vn=V1000mM=VM1000m---(10)]]>

相应地，气体质量表示如下：

m=VM1000Vm---(11)]]>

气体密度表示如下：

ρ=M1000Vm---(12)]]>

范德华常数a，b表示如下：

a=27R2Tc264Pc,]]>b=RTc8Pc---(13)]]>

空气的临界温度T_c＝-140.5+273.15＝132.65K，临界压力P_c＝3.766MPa，于是

a=27*8.3144722*132.65264*3.766*106=0.136266,b=8.314472*132.658*3.766**106=3.660763*10-5]]>

根据式(8)，P_t表示如下：

Pt=RTVm-b-aVm2---(14)]]>

假如气体泄漏在k时的压力为P_t(k)，流量为Q_v(k)，单位摩尔体积为V_m(k)，根据式(14)，Pt(k)=RT(k)Vm(k)-b-aVm2(k),]]>Pt(k+1)=RT(k+1)Vm(k+1)-b-aVm2(k+1),]]>则

Pt(k+1)-Pt(k)=RT(k+1)Vm(k+1)-b-aVm2(k+1)-RT(k)Vm(k)-b+aVm2(k)---(15)]]>

V_m(k+1)表示如下：

式(16)中，正压实验取负，负压实验取正。P_t(k+1)表示如下：

Pt(k+1)=Pt(k)+RT(k+1)Vm(k+1)-b-aVm2(k+1)-RT(k)Vm(k)-b+aVm2(k)---(17)]]>

式(17)就是炉内气体压力差分方程，对式(17)进行反复迭代求解即可得到压力标准曲线；

(2)实际值检测

为获得标准压力曲线和实际压力曲线，对炉腔的实际温度和实际压力进行测量；

(3)软件实现模型功能，以直观的界面方式实现压力和温度的自动检测，实时绘制实际压力变化曲线和标准压力曲线，自动进行泄漏面积计算；

(4)密封性能判定

根据实际压力曲线和标准压力曲线的相对位置判断炉腔的密封性能是否达到要求：

在正压试验中，当实际压力曲线在标准压力曲线的上方，说明实际压力减小速度低于标准减小速度，密封性能符合要求，当实际压力曲线在标准压力曲线的下方，说明密封性能不符合要求，需要继续捕漏直到满足要求为止；

在负压试验中，当实际压力曲线在标准压力曲线的下方，说明密封性能符合要求，当实际压力曲线在标准压力曲线的上方，说明密封性能不符合要求，需要继续捕漏直到满足要求为止。