[发明专利]一种基于不同充满率的低温绝热气瓶蒸发率检测方法

说明书

本发明公开了一种基于不同充满率的低温绝热气瓶蒸发率检测方法，方法包括以下步骤：基于低于额定充满率充灌低温绝热气瓶后，静置第一预定时刻，记录气瓶质量变化m_l，低温绝热气瓶进入测试的第二阶段，其持续第二预定时刻，在第二阶段内测量以下参数，u_g‑‑‑放气阀门气体流速，m/s；T_{amb_2}‑‑‑环境温度，K；P₂‑‑‑环境压力，MPa，并计算实际总传热量Q_{t_l}，获得低温绝热气瓶在低充满率下的气液传热量比例系数GLA：计算另一液位下的GLA′数值，基于液相单位面积热阻计算另一液位下的液相传热量，根据GLA′数计算得出另一液位下的总传热量Q_{t_h}，进而得出蒸发率。

技术领域

本发明属于低温绝热气瓶技术领域，特别是一种基于不同充满率的低温绝热气瓶蒸发率检测方法。

背景技术

低温绝热气瓶作为一种载体，用于储存低温液体，例如常见的低温液体液氮、液氧、液氦、液氢以及家用的液化天然气等。在低温绝热气瓶发明之前，用于储存这些气体的多为多层保温材料的高压容器，其结构笨重，不利于运输及工业、家庭使用，而且相对应的绝热性能亦不如低温绝热气瓶，常常会造成较大的低温液体的蒸发损失。而低温液体则拥有着广泛的应用，常用的液化天然气就是现代家庭必不可少的气源，同时也是一些燃气汽车的燃料，而它的储存则是用到各种气瓶来实现；工业上的液氢可作为燃料，为诸如火箭发动机、燃料电池机车等提供动力；医院用到的液氧也是通过气瓶来储存，在急需时为病人提供氧气。这些低温液体的应用虽在不同领域，但都面临着一个共同的问题——安全可靠性。

低温绝热气瓶的绝热性能直接影响了储存低温液体时间的长短。低温液体通常温度都在零下两百摄氏度甚至更低，例如液氮温度为 -196.56℃，液氢温度为-252.78℃，可见低温液体温度相对于环境温度非常低，其蒸发所需热量为外界环境相气瓶内部的漏热量，气瓶内液体吸收这部分漏热量蒸发变为气体，气体增多导致气瓶内压力上升，气瓶内压力超过安全压力时安全阀开始工作(安全阀门打开)，气体则会逸出进而造成蒸发损失。绝热性能越高表明外界向气瓶内漏热热量越小，气瓶内液体蒸发量与漏热量成正比，因而蒸发损失也会相应减少，低温液体得以储存更长的时间。工业上用以衡量低温绝热容器绝热性能的指标就是静态日蒸发率。静态日蒸发率是指在气瓶额定充满率下达到热平衡以后，在24h内由于外界漏热而蒸发引起的蒸发损失量占气瓶总储液量的比例。

低温绝热气瓶在使用过程中存在漏热，一般计算可将这部分漏热笼统地分为气相传热和液相传热。由于气相和液相物性不同，因此两者传热过程定性分析相似，定量分析时不同。前述所提到的静态日蒸发率正是由于漏热引起的，在气瓶内部不同充满率情况下，漏热量同样也会不同。不同充满率对于气瓶传热的影响在于气液两相占比不同，而气液两相传热量因物性差异而不同，最终使得气瓶总传热量因液位不同而异。而气瓶不同液位时气液两相传热存在一定的比例关系，利用该比例关系可实现不同液位之间传热量的计算，最终实现由小液位向额定充满率液位下的传热量推导计算。

检测低温绝热气瓶静态日蒸发率的工作通常由拥有相应资质的检测机构承担，在工业应用上的流程为：(1)将待检测气瓶充至额定充满率(一般充装介质为液氮)，关闭除放空阀门之外的其他阀门，静置48h；(2)静置完成后，测定并记录接下来24h内气瓶放空阀门气体质量流量(或体积流量或气瓶总质量)，计算24h内静态日蒸发率；(3)接着测定并记录另外24h内气瓶静态日蒸发率，测量记录参数同第(2)步；(4)比对第(3)步与上一步检测的静态日蒸发率结果，二者误差在允许范围以内(＜5％)则检测结束，反之重复第(3) (4)步。一般检测完毕后，气瓶内的低温液体是难以回收的，这将造成很大一部分的浪费，发展一种检测低充满率时的蒸发率并向额定充满率推导计算的方法将有助于实现节约低温工质的目的。因此发展一种低温绝热气瓶低液位下的蒸发率检测方法有着重要的意义。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容