一种散水率测试装置及测试方法

文档序号:855533 发布日期:2021-04-02 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 一种散水率测试装置及测试方法 (Water-dispersing rate testing device and method ) 是由 郑永 黄河 田富竟 张亚新 袁柏华 孙永鹏 于 2020-12-02 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种散水率测试装置及测试方法,用到包括内壁为光滑镜面的箱体、干燥气体置换装置、敏感元件位于箱体内部的露点测试仪、气压传感器等零部件,通过本发明提供的测试方法,解决了低露点环境下测试材料散发水分质量速率的问题,从而为低温风洞试验设备选材,尤其是保温层与胶粘剂等非金属材料的选材提供了技术支撑。(The invention provides a water-dispersing rate testing device and a testing method, which are used for a box body with a smooth mirror surface on the inner wall, a dry gas replacing device, a dew-point tester with a sensitive element positioned in the box body, an air pressure sensor and other parts.)

一种散水率测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域,特别地,涉及一种散水率测试装置及测试方法。

背景技术

低温风洞的试验温度在110K,在该低温环境下,水分子变成冰颗粒。在低温风洞试验的高速气流中,冰颗粒对试验装置与试验模型造成严重威胁,甚至可以摧毁试验装置及模型,因为需要将低温风洞试验舱中的游离水分子含量控制在极低的目标值,一般通过干燥气体吹扫降低试验舱内的游离水分子含量。而低温风洞试验舱的保温层为高分子材料,具有吸水与散水能力(散水能力:材料将自身材料内部所含水分挥发至外部环境的能力),材料散水所形成的游离水分子在低温风洞中可能成为冰颗粒。为了评估如低温风洞试验舱的保温层之类材料的散水能力,需要设计一种测试散水能力的技术方案。

现有的水分含量测试方法都为通过一定的技术手段测试材料的绝对水分含量,而低温工程中要求在低露点环境下测试材料的散水率(散水率:材料在单位时间内散发水分质量的速率)。

发明内容

本发明目的在于提供一种散水率测试装置及测试方法,以评估材料的散水能力。

为实现上述目的,本发明提供了一种散水率测试装置,包括内壁为光滑镜面的箱体3;以及与箱体连接的干燥气体置换装置,所述干燥气体置换装置转移箱体内的气体;以及设置在箱体任一侧的密封门4;以及敏感元件位于箱体内部的露点测试仪5。

进一步地,所述干燥气体置换装置为干燥气源装置1、真空泵组2其中任一种或两种的组合。

进一步地,所述干燥气源装置1与设置在箱体一侧的送风管路连接,所述送风管路错开分布,且送风管路错开分布在箱体一侧的两端,送风管路的出口位置高出箱体3的内壁;所述箱体3一侧设有回风管路。

本发明还提供了一种散水率测试方法,采用散水率测试装置,其测试步骤为:

步骤一:清洁处理试验样件7和箱体3的内壁,确保试验样件7和箱体内壁无油渍或粉尘;

步骤二:安装试验样件7于箱体3内,使试验样件7架空或悬空设置,不直接贴于箱体底部,留出气体流通空间;

步骤三:关闭密封门4,检查确保箱体3处于良好密封状态;

步骤四:启动干燥气体置换装置以置换箱体3内气体;同时启动露点测试仪5,通过露点测试仪5获得箱体3内露点参数,箱体3内达到目标露点值后关闭干燥气体置换装置;

步骤五:关闭干燥气体置换装置一段时间Δt后,记录箱体3内露点;

步骤六:根据箱体3内空间体积以及露点的变化值,计算得到试验样件7散发的水分质量,再根据试验样件7的材料表面积,计算试验样件7单位面积在单位时间内散发水分质量的速率,即

散水率= Δm/(Δt·S)

式中各符号表示:

Δm:水分质量的变化值;

Δt:水分质量变化对应的持续时间;

S:材料表面积。

进一步地,在步骤一中,清洁处理试验样件7和箱体3内壁的方式为:用无纺布蘸无水酒精清洗试验样件7与箱体3内壁。

进一步地,在步骤二中,试验样件7架空安装在箱体3内的具体方式为:在箱体3内设置支架,试验样件7放置在支架上,使得试验样件7下方留出空间。

进一步地,在步骤三中,试验样件7悬空安装在箱体3内的具体方式为:将试验样件7与箱体3顶部连接,或将试验样件7与箱体3侧壁连接,使得试验样件7悬空挂在箱体3内部。

进一步地,在步骤四中,启动干燥气体置换装置置换箱体3内气体的具体方式为:启动干燥气源装置1,使箱体内边充干燥气体边排干燥气体,直至达到目标露点值。

进一步地,在步骤四中,启动干燥气体置换装置置换箱体3内气体的具体方式为:启动真空泵组2,对箱体抽真空,使箱体内达到目标露点值。

进一步地,所述箱体3设有敏感元件位于箱体3内部的气压传感器6,通过气压传感器6获得箱体内的气压参数;在步骤四中,启动干燥气体置换装置置换箱体3内气体的具体方式为:先启动真空泵组2,使箱体3内气压降低,保持一段时间直至露点降至目标值,关闭真空泵组2;再启动干燥气源装置1,边充干燥气体边排干燥气体,直至箱体内达到目标露点值。

本发明具有以下有益效果:

本发明具有抽真空与边充边排干燥气体两种降低露点的方法,可计算达到目标露点后一段时间内的材料的散水率;本发明通过在散水率装置中测试起始、目标露点,记录历经时间,计算出水分散发量,首次提出了散水率概念及一种测试低露点环境下散水率的方法,与现有技术测试材料的绝对水分含量不同。解决了低露点环境下测试材料散发水分质量速率的问题,从而为低温风洞试验设备选材,尤其是保温层的选材提供了技术支撑。

本发明通过错开分布在箱体底部的送风管路,使得干燥气体能够更加充分吹扫到箱体内的各个位置,加快带走水分的速率,提高了测试的效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

图1是本发明优选实施例的结构示意图;

图中:1.干燥气源装置,2.真空泵组,3.箱体,4.密封门,5.露点测试仪,6.气压传感器,7.试验样件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1,一种散水率测试装置,包括内壁为光滑镜面的箱体3,箱体在制作时要求对焊缝打磨光滑处理;以及与箱体3连接的干燥气体置换装置,所述干燥气体置换装置转移箱体内的气体;以及设置在箱体任一侧的密封门4;以及敏感元件位于箱体3内部的露点测试仪5。

具体的,所述干燥气体置换装置为干燥气源装置1、真空泵组2其中任一种或两种的组合。其中干燥气体装置可选择液氮气源、液氮汽化器,干燥气体为干燥氮气、干燥空气或其他干燥气体。真空泵组为油泵、罗茨泵或油泵、分子泵的组合体或其他真空泵组的一种,箱内最低压强为70-80Pa。

具体的,所述干燥气源装置1与设置在箱体一侧的送风管路连接,所述送风管路错开分布,且送风管路错开分布在箱体一侧的两端,送风管路的出口位置高出箱体的内壁,高出的高度在10-30mm。所述箱体3一侧设有回风管路;优选的送风管路设置在顶部,回风管路设置在侧面。

箱体的密封门采用充气式密闭门,主要由门框、门板、充气密封胶条、充放气控制系统等组成,其中充气密封胶条镶嵌在门板骨架的凹槽内;采用橡胶对箱体的仪表、送风管路等做内外两道密封。箱体还可设置显示屏,用于集中显示露点、温度、压力、时间等参数,动态监测测试过程各参数变化。

一种散水率测试方法,采用上述散水率测试装置,其测试步骤为:

步骤一:清洁处理试验样件7和箱体3的内壁,确保试验样件7和箱体内壁无油渍或粉尘;

步骤二:安装试验样件7于箱体3内,使试验样件7架空或悬空设置,不直接贴于箱体底部,留出气体流通空间;

步骤三:关闭密封门4,检查确保箱体3处于良好密封状态;

步骤四:启动干燥气体置换装置以置换箱体3内气体;同时启动露点测试仪5,通过露点测试仪5获得箱体3内露点参数,箱体3内达到目标露点值后关闭干燥气体置换装置;

步骤五:关闭干燥气体置换装置一段时间Δt后,记录箱体3内露点;

步骤六:根据箱体3内空间体积以及露点的变化值,计算得到试验样件7散发的水分质量,再根据试验样件7的材料表面积,计算试验样件7单位面积在单位时间内散发水分质量的速率,即

散水率=Δm/(Δt·S)

式中各符号表示:

Δm:水分质量的变化值;

Δt:水分质量变化对应的持续时间;

S:材料表面积。

具体的,在步骤一中,清洁处理试验样件7和箱体3内壁的方式为:用无纺布蘸无水酒精清洗试验样件7与箱体3内壁,确保无油渍、粉尘。

具体的,在步骤二中,试验样件7架空安装在箱体3内的具体方式为:在箱体3内设置支架,试验样件7放置在支架上,使得试验样件7下方留出空间。

具体的,在步骤三中,试验样件7悬空安装在箱体3内的具体方式为:将试验样件7与箱体3顶部连接,或将试验样件7与箱体3侧壁连接,使得试验样件7悬空挂在箱体3内部。可以选择直接悬挂在箱体顶部,或者用多根绳索悬挂在箱体的侧面位置,使试验样件悬空。

步骤四中,启动干燥气体置换装置使箱体内达到目标露点值的方式,包含如下几种:

具体的,在步骤四中,启动干燥气体置换装置置换箱体3内气体的具体方式为:启动干燥气源装置1,使箱体内边充干燥气体边排干燥气体,直至达到目标露点值。干燥气源装置的气源可以是液氮,汽化之后形成干燥气体,输入箱体,箱体原有的含水分气体被溢出带走,从而达到目标露点值。

具体的,在步骤四中,启动干燥气体置换装置置换箱体3内气体的具体方式为:启动真空泵组2,对箱体抽真空,将装置内的水分随空气一块抽走,同时将内壁上残留的水分汽化抽走,使箱体内达到目标露点值。

由于箱体3内有些角落不易被干燥气体吹扫到,或者测试样件为不规则形状,水分很难被带走,所以置换气体采用先抽真空,再边充干燥气体边排水汽的方式。具体的,在箱体3设有敏感元件位于箱体3内部的气压传感器6,通过气压传感器6获得箱体内的气压参数;在步骤四中,启动干燥气体置换装置置换箱体3内气体的具体方式为:先启动真空泵组2,使箱体3内气压降低至70-80Pa,保持一段时间直至露点降至目标值,-50~-55℃,关闭真空泵组2;再启动干燥气源装置1,边充干燥气体边排干燥气体,直至箱体内达到目标露点值。

为验证评估的散水率测试装置的水分置换能力及密封性,可进行设备空载未安装试验件试验,并用于对比试验计算。具体方式:箱体不放置试验样件,空载状态置换气体,使其达到目标值,再关闭干燥气体置换装置,观察在特定时间内露点变化值,如果露点变化在预期设定范围内,则表明散水率测试装置的置换水平满足技术要求,密封性能好。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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