低温推进剂与示漏气体的漏率和PPM浓度等效研究

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1、低温与超导低温技术Cryo．＆Supercond第44卷第5期CryogenicsVo1．44No．5低温推进剂与示漏气体的漏率和PPM浓度等效研究方红荣，叶超，司徒斌，薛立鹏，陈二锋(北京宇航系统_T程研究所，北京100076)摘要：现有漏率检测技术普遍利用示漏气体对密闭容腔的密封性能进行测试。对于贮存液体推进剂的压力容器，由于气体与液体的物性、流动状态不同，示漏气体的漏率不能等同于液体漏率，因而可能造成示漏气体漏率检测合格的产品出现推进剂漏量超标问题。基于Hagen—Poiseuille公式、理想气体状态方程、质量守恒原理和漏孑L流态分析，对各种流态下的低温推进剂及气体漏率进

2、行了理论分析，推导了低温推进剂与示漏气体间的漏率等效关系式，并针对液氧、液氢介质和氦气，开展了低温推进剂蒸汽与示漏气体的PPM浓度等效量化研究。得到的漏率等效关系式对于提高低温推进剂漏率检测工作的量化和精细化具有指导意义。关键词：漏率；低温推进剂；等效；PPM浓度DOI：10．16711／j．1001—7100．2016．05．002StudyontheequivalentrelationshipbetweenleakrateoftracergasandPPMconcentrationofcryogenicpropellantFangHongrong，YeChao，SituBin

3、，XueLipeng，ChenErfeng(BeijingInstituteofAstronauticalSystemsEngineering，Beijing100076，China)Abstract：Tracergasiscommonlyusedinthecurrentleakdetectionofenclosedcavity．ForpressureVesselsthatcontainliq—uidpropellant，theleakrateoftracergasisnotequivalenttothatofliquidpropellantduetotheirdifferenc

4、esinphysiealpropertyandflowregime．Thus，thepressurevesselqualifiedbytheleakdetectionusingtracergasmaybefoundtoexceedtheleaklimitwithliquidpropellant．AtheoreticalstudyontheleakrateofgasandcryogenicpropellantundervariousflowregimeswascarriedoutbasedonHagen—Poiseuilleequation，perfectgaslaw，massco

5、nservationandflowregimeanalysis．Italsoderivedtheequiva—lentequationbetweentheleakrateofcryogenicpropellantandtracergas．Moreover，anequivalentquantitativestudybetweentheleakrateoftracergasandthePPMconcentrationofcryogenicpropellantsteamwascarriedoutforliquidoxygen．1iquidhydrogenandhelium．Theequ

6、ivalentequationofleakrateproposedbythepresentpapercanbehelpfulinimprovingthequantificationandaccuracyofleakdetectionforcryogenicpropellant．Keywords：Leakrate，Cryogenicpropellant，Equivalence，PPMconcentration1引言其影响因素主要有漏孔两端的压差、温度、气体的分子量和粘滞系数等。GJB／Z221—2005规定：在温度25℃，漏孑L一端压力约1．10E5Pa，另一端漏率检测技术是一种利

7、用气体对密闭容腔的压力不大于133Pa的情况下，每秒钟通过泄漏通密封性能进行测试的技术。漏率检测的主要检测道的干空气量为标准漏率。对象是被测产品上的通道漏孔，例如导管接头密密封和漏率检测技术对于航天运载器极为重封面上的划痕、阀门密封面上的机械损伤、密封圈要，1986年1月28日美国“挑战者”号航天飞机上的机械损伤、焊缝fl~,：fL、穿透性裂纹、材料本身在发射后73秒爆炸解体，事故原因是助推器发动的渗透性等⋯。漏率是气密检测中的主要性能机装配位置的一个0型密封圈泄漏，泄漏的高温指