[发明专利]一种定容快速充放气气腔压力的测量方法

摘要

一种定容快速充放气气腔压力的测量方法，在定容快速充放气过程中，实时检测容器入口处的气体质量流量和压力数据，并对检测得到的数据进行平均化处理，代入充气过程或放气过程容器内部压力计算公式得到容器内部压力值。该方法的可实现性好，可用于需要精确在线测量定容快速充放气过程容器内部压力的场合。

主权项

一种定容快速充放气气腔压力的测量方法，包括以下步骤：步骤1)传感器安装：在紧邻容器入口处的管道上安装气体压力传感器和质量流量传感器；步骤2)数据采集及计算：通过气体压力传感器和质量流量传感器得到容器入口气体压力和质量流量，后按下式(1)和(2)通过计算分别得到充气及放气时定容容器气腔的压力：a、快速充气过程容器内部压力计算方法：在容器快速充气过程中，容器气腔压力计算公式为$P_r=\frac{ZRT}{V}{\∫}_0^t{Q}_{in}dt---\left(1\right)$其中，P_r为所求固定容器内部压力；Z为气体的压缩因子，为常值1.4；R为理想气体常数，R＝8.31J/(mol·K)；T为气体温度，单位K；V为容器体积，单位：m³，Q_in为容器内气体质量流量，单位：m³/s，若忽略气体泄漏，则可认为容器内气体质量流量等于容器入口气体质量流量，而后者可通过在容器入口安装气体质量流量传感器来测量，亦即获得了Q_in；b、快速放气过程容器内部压力计算方法：在容器放气过程中，容器气腔压力计算公式为$P_r=\frac{P_a}{2}+\sqrt{\frac{P_a^2}{4}+\frac{P_{0}T}{2T_0{r}_0}{\left(\frac{4Q_{out}\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}}{{\mathrm{\πced}}_2^2}\right)}^2}---\left(2\right)$其中，P₀，T₀，r₀分别为标准状态下气体的压力、温度和密度，其值分别为101.3kPa，273K，1.293kg/m³；T为容器内部气体温度，单位：K，其值与容器充气过程中的数值相同；c为流出系数，其值等于实际流量除以理论流量，此处取值为1；e为气体的可压缩系数，e＝1.4；β为容器入口管道直径与固定容器直径之比；P_a为容器入口处的压力，单位：kPa；d₂为容器入口管道直径，单位：m；Q_out为流出容器的气体质量流量，单位：m³/s，即等于容器入口气体质量流量，可通过在容器入口安装气体质量流量传感器测得。