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《压力容器泄漏孔大小的压力变化率预估方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第25卷第6期热能动力工程Vo.l25,No.62010年11月JOURNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDPOWERNov.,2010文章编号:1001-2060(2010)06-0653-04压力容器泄漏孔大小的压力变化率预估方法沈远胜,刘宗明,赵蔚琳,段广彬(济南大学材料科学与工程学院,山东济南250022)摘要:为预估压力容器泄漏孔大小,分析了泄漏孔内气体流一是正问题,二是反问题。正问题研究主要是由已动规律和压力容器内气体参数状态特性,提出了该过程的3知研究对象的几何
2、参数、初始条件和边界条件开始个假设,建立了反映泄漏孔当量半径的数学模型。以此为基研究其中流体的气动特性;而反问题的研究则是根础,提出了预测泄漏孔当量半径的压力变化率预估方法。对据流体的气动特性研究对象的某些几何特性。3容积为0.00848m、有3个半径为0.4mm泄漏孔的压力容对于压力容器来说,研究其泄漏特性,以及由此器的压力情况进行了实验研究,并根据所建立的数学模型计引出如何治理气体泄漏的问题就是正问题的一个主算泄露孔的半径。结果表明,压力容器泄漏孔半径计算数值要的研究方向。该方面已经取得了很多的研究成与实际压力
3、容器泄漏孔半径吻合很好。这为进一步研究不同容积压力容器的泄漏孔情况、泄漏规律提供了重要参考。果,如对检测压力容器密封性能与泄漏治理技术的研究、定量描述长输管线气体泄漏率的数学模型、建关键词:流体力学;压力容器;泄漏孔;当量半径;压力变[1~6]立描述不同情况下压力容器气体泄漏模型等。化率而反问题研究即根据流体的气动特性来计算研究对中图分类号:TH49文献标识码:A象的某些几何特性的却不多。符号说明本研究是针对压力容器密封性能的反问题展开A泄漏孔横截面积/m2;的,即根据压力容器内、外气流特点来预测泄漏孔T
4、压力容器内部气体温度变化率/Ks-1;大小。C定容比热/J(kgK)-1;vU内能/Jkg-1;g重力加速度/ms-2;1数学模型的建立V压力容器内部容积/m3;H压力容器几何中心距泄漏孔高度/m;图1为带有裂缝的高压密闭容器示意简图。0泄漏孔出口速度/ms-1;-0为控制体在容器内部的投影截面,以下标0代m从泄漏孔泄漏出去的气体质量/kg;表容器内部有关物理量参数;c-c为控制体在容器气体密度/kgm-3;m从泄漏孔泄漏出去的气体质量流率/kgs-1;壁面上泄漏孔外侧的截面,以下标c代表
5、泄漏孔外绝热系数;出口处有关物理量参数。p压力容器内部压力/Pa;!时间/s;p压力容器内部压力变化率/MPas-1;r泄漏孔当量半径/m;0容器内部参数;R气体常数/J(kgK)-1;C泄漏孔出口参数;T压力容器内部气体温度/K;i计算泄漏量的次数。图1带泄漏孔的高压容器简图引言为建立描述泄漏孔半径和压力容器内部其它参数关系的数学模型,作以下假设:关于压力容器性能的研究可以分为两个方面,(1)高压容器内部的空气处于准平衡状态;收稿日期:2010-02-27;修订日期:2010-06
6、-12作者简介:沈远胜(1964-),男,山东淄博人,济南大学副教授、博士.中国工业检验检测网http://www.industryinspection.com654热能动力工程2010年(2)容器的内部体积不变,内部温度随着空气基于假设(1)的容器内空气状态方程为:泄漏过程而变化,内部空气质量随着内部空气压力p0V0=mRT0(7)的变化而变化,但是外部压力为定值;由假设(2)可知,高压容器内部的空气压力、空(3)高压容器的泄漏孔口个数为一个,泄漏孔气温度和空气质量随时间变化,对式(7)求导,得:通道内部与外部
7、截面为圆形,中间可以为其它形状,p0V0=mRT0+mRT0(8)其具体形状取决于裂缝的几何特性,用当量半径代参考式(7)和式(8)改写为:替半径。相对于容器壁厚,当量半径是一个很小的V0p0p0T0数值。m=(-)(9)RT0p0T0对于高压空气来说,小孔口流动可以看作非稳[7]根据质量守恒定律,式(9)中的质量流率等于态的绝热流动过程。但是某个时刻的流动可以从泄漏孔中泄漏出去的空气质量的变化率。合并式当作稳态流动,流动损失仅为局部损失。内部截面(6)和式(9),则结合泄漏过程相关参数的新方0-0和泄漏孔
8、外部截面c-c被当作控制体的两个程为:截面,两个截面之间能量方程的最终形式为:221-11-p00pccApcp0∀T0(1-#p0)=V0p0!Hg++=+(1)-102-1c2p0T0绝热流动使流动损失能量完全转变为内能,该(-)(10)p0T01p方程中的就是绝热流动过程中的内能量,因根据假设(3),令压力容器泄漏孔通道截面的-1当量半径为
