[发明专利]定容恒压变温和恒温工况下气体置换率算法

说明书

本发明公开了一种定容恒压变温和恒温工况下气体置换率算法。本发明建立了一个严格的数学模型，可针对定容恒压变温和恒温工况下，计算出腔内注入气体浓度与时间的关系。首先设置系统运行参数；然后设置所需计算的系统运行时间长度和单时间步长；接着将上述数据带入，计算单时间步长节点对应的注入气体的浓度；采用对单时间步长节点对应的注入气体浓度的多次循环迭代计算，最终求得系统运行时间长度内，所有单时间步长节点对应的注入气体浓度。

技术领域

本发明涉及定容变温工况下气体置换率算法，具体涉及一种定容恒压变温和恒温工况下气体置换率算法。

背景技术

化工设备和精密仪器常常需要特殊气氛保护，如：某些化学反应需要在高纯惰性气体下进行；某些高精度检测设备需要在特种高纯气体环境中才能保证检测精度。在工程中，常常将所需的高纯气体注入化工设备或精密仪器的腔体中；同时，腔体设有排气口，将腔体中原有气体排出；在过程中，高纯气体逐步稀释原有气体，提高腔内冲入气体浓度，该方法即为气体置换。该过程的原理是：高纯气体缓慢注入腔内，与原有气体混合，随着混合气体逐步排出腔体，腔内注入气体浓度逐步升高，直至浓度达所需要求。在该过程中，腔体容积一般恒定不变；同时，为保证置换的平稳性和安全性，整个过程往往在恒压工况中进行，特别是针对高精密仪器，腔内压力波动将损坏设备；此外，为提高置换效率，可通过加热腔体实现，但如果加热对设备有害，也可恒温置换。在工程中，能计算出在上述工况下，腔内注入气体浓度随时间变化关系，有利于设计合理的注气流量、腔内压力、升温时间与终止温度等，并可有效的预测所需置换时间。

经过对现有技术的文献检索发现，中国专利号：200480036413.X，发明名称：气体置换装置和气体置换方法。该专利公开了一种用惰性气体置换容器内空气的方法。该专利中，容器上方设有引导装置，将惰性气体一面导入容器内，一面将容器内原有气体排出。该专利所述装置与方法可有效的置换容器内原有气体；但该专利不能计算出置换过程中惰性气体浓度随时间变化关系、惰性气体浓度与注气流量等关系，不利于优化置换过程中的工艺参数和精益生产。

发明内容

（一） 要解决的技术问题

针对上述现有技术的不足，提供一种定容恒压变温工况下气体置换率算法，通过对注入气体流量、腔内压力、腔内温度等参数的计算，可分析处置换过程中腔内注入气体浓度与注入时间的关系。

（二）技术方案

定容恒压变温和恒温工况下气体置换率算法，该算法包括下列步骤：

设置初始参数：充入气体流量、容器容积、初始温度、上升温度、升温时长、容积压力，置换总时长等等；

设置单位时间步长，计算单位时间步长内：温度变化、溢出气体、剩余气体中充入气体量等；

根据上一单位时间步长内计算所得，计算下一单位时间步长内各参数变化；

当系统运行时间结束后，容器内的气体浓度达到系统要求。

（三）技术效果

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明中，可通过注入气体流量，容器内压力、容器容积等参数计算出置换过程中，注入气体浓度与时间关系，预测达到所需浓度需要的时间；

（2）本发明中，可通过对注入气体流量，容器内压力、温升曲线等参数修改，提高置换效率，优化工艺。

附图说明

图1是本发明的算法流程图；

图2是本发明的总体示意图；

其中：1、流量阀，2、温度控制器，3、容器，4、稳压阀。

具体实施方式