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1、42中国空间科学技术 1999年4月CHINESESPACESCIENCEANDTECHNOLOGY 第 2 期 漏率与压力关系的研究闫治平 黄淑英(北京卫星制造厂,北京100080)摘要 在高压密封系统中,漏率与压力的关系,目前仍然处于探索之中。对不同的刚性物理漏孔进行了不同压力状态下的漏率试验,发现了漏率的函数关系。在试验的基础上,经理论分析,验证了其规律的正确性。同时,发现随着漏孔长度的减少而压力指数变大的规律。主题词 密封漏泄 泄漏率 气体压力 试验 分析1 引言随着科学技术的发展,不论真空技术领域,还是高压气密性工程,对于部件或系统的气密性要求也随之
2、而提高。从而对于提高其气密性检测精度和影响其气密性因素的研究,就显得十分迫切。一个有密封要求的压力容器或装置,若有漏孔存在,就存在着介质的泄漏问题。对于气体的泄漏,其漏率与气体的种类、气体的温度以及容器或系统内外的气体压差有关;也与漏孔自身的形状、尺寸有关。这是一个较为复杂的问题。在真空领域中,常把气体在漏孔中流动状态界定为四种情况:①分子流状态;②粘滞状态;③湍流状态;④声速流状态。并认为在分子流状态下,漏率是压差的一次方函数;在粘滞流状态下,漏率是压力二次方差的函数。这种气流状态的划分又取决于漏孔的直径和气体分子的平均自由路径,而分子的平均路径又是气体温度、气体粘度
3、、气体压强的函数。-73文献[1]指出,漏率小于1×10Pa·mös时属于分子流状态。文献[2]指出,当-63漏孔直径大于5Lm时,可视为粘滞流状态,其相应的漏率为10Pa·mös以上;当漏孔直-93径小于1Lm时,可视为分子流状态,其相应的漏率为10Pa·mös以下。从而可看出,对确定气体流动状态的论点不一样。而实际上,在实践中漏孔的形状极为复杂,如何对其进行准确的测量是极为困难的事情。因而用漏孔的尺寸和漏率的大小来确定气流状态是很困难的或不可能的。在高压气密性工程中,研究影响漏率的因素仍是个很复杂的问题。我们着重对充压状态下的漏孔泄漏规律——漏率与压力的关系进行了探
4、索。收稿日期:1998206209。收修改稿日期:1998210208©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.1999年4月 中国空间科学技术 432 漏率与压力关系的表达式[3]在使用Kr85检漏设备对同一物理漏孔进行不同压力下的泄漏试验时,发现漏率和压力的关系在单对数坐标纸上,呈现一条平滑的曲线。我们认为它应遵循着一定的客观规律,为此,对其进行了如下的理论研究与探索。根据单对数坐标纸上的漏率与压力曲线,设其关系为BõlgQP=P
5、0eBõlgQ即e=PöP0等式两边取对数后BõlgQõlne=ln(PöP0)因此BõlgQ=21303õlg(PöP0)(-21303öB)(21303öB)Q=P0õP(-21303öB)设C=P0,n=21303öB从而得到漏率与压力关系的一般表达式nQ=CõP(1)式中 Q——漏孔漏率;P——系统内部压力的表压值;C——与漏孔自身结构有关的待定常数;n——与漏孔自身结构有关的待定常数。当P=1,Q=Q1时,由式(1)得到漏率与1个表压下漏率之间的关系表达式nQ=Q1P(2)式中 Q1——P为1个表压下的漏率当P=P0,Q=Q0为已知时,式(1)可写为nQ0=C
6、P0(3)用式(1)除以式(3),可得到两个不同压力下的漏率关系nQ=Q0(PöP0)(4)式中 P0——系统内部给定压力的表压值;Q0——P0时的漏率。3 试验数据用Kr85检漏设备,在不同压力下,对七个漏孔试验件进行了实测。在每个漏孔试验件的实测漏率数据(见表2)中,选取两个不同压力及其对应的实测漏率(注有3),将其分别代入公式(1)中,确定每个试验件漏率表达式中的待定常数C和n,从而得到该漏孔试验件的漏率表达式,如表1所示。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.
7、 中国空间科学技术 441999年4月表1 漏率表达式3-1)试验件漏孔长度ömm漏率ö(Pa·m·s-711156911418×10P-411331482131956×10P-53100230113118×10P-511118445310511×10P-70191955716015×10P-511519926-8×10P-62119527211721787×10P利用表1中的每个漏孔试验件的漏率表达式,代入该试验件的不同试验压力,从而得到了与实测漏率对应的理论计算漏率及其相对误差,详见表2所示。表2
