一种低温容器蒸发量的测量方法及系统与流程

本发明涉及低温容器，尤指一种低温容器蒸发量的测量方法及系统。

背景技术：

1、静态蒸发率是评定真空绝热低温容器绝热性能的最重要的技术参数，能够直观地反映低温容器的绝热性能。目前，对于真空绝热低温容器，均按照标准(真空绝热深冷设备性能试验方法gb/t 18443.5-2010：静态蒸发率测量)来测定静态蒸发率，通过湿式气体流量计或者质量流量计测定在单位时间内由低温容器中液体挥发后的瞬时气体流量，并计算得出静态蒸发率。

2、无论采取何种方法，整个测试系统均需要直接安装流量计，导致整个测试系统复杂；同时，测试系统对流量计的测量精度要求较高(测量不确定度≤2％)，而且流量计的额定量程需与被测低温容器蒸发的气体流量相适应，然而，不同绝热性能的低温容器由于蒸发量不同，可能需要安装不同额定量程的流量计，经济性较差。此外，在实际测定中，由于流量计安装不合理、零点漂移、标定工况与实际工况差别、管道振动等原因，使得测量的气体流量可能存在较大偏差，导致计算的静态蒸发率准确度较低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种低温容器蒸发量测量方法，本方法无需配备流量计，测试系统简单，通过测量环境压力以及环境温度即可计算得到蒸发量，计算准确度较高，实用性广、易于推广应用。

2、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

3、本发明提供一种低温容器蒸发量的测量方法，用于确定低温容器的瞬时蒸发量，该测量方法包括以下步骤：

4、s1.待低温容器中充装低温介质后，打开放空阀并静置；静置后每隔一定的间隔时间获取一次低温容器出口的环境压力和环境温度th，并记录；

5、s2.对记录的环境压力数据进行处理得到环境压力变化率单位为kpa/h；

6、s3.根据步骤s1测量的环境温度th，单位为k；与环境压力对应的液体饱和温度ts，单位为k；通过公式计算得到容器内液体吸热量q1，单位为kw；

7、s4.根据步骤s2得到的环境压力变化率单位为kpa/h，依据下式(1)计算液体饱和温度变化率单位为k/h，

8、

9、其中：

10、vg为饱和气体比体积，单位为m3/kg；

11、vf为饱和液体比体积，单位为m3/kg；

12、hfg为液体相变焓，单位为kj/kg；

13、ts为环境压力对应的液体饱和温度，单位为k；

14、根据计算得到的液体饱和温度变化率单位为k/h，依据下式(2)计算容器内液体内能变化量q2，单位为kw，

15、

16、其中：

17、k2为容器内液体热容，表示容器内液体每变化1℃所需能量，只与容器内液体质量、液体比热容相关，单位为kj/k；

18、s5.根据步骤s3计算得到的容器内液体吸热量q1和步骤s4计算得到的容器内液体内能变化量q2，依据下式(3)计算瞬时蒸发量单位为kg/h；

19、

20、其中：

21、hfg为液体相变焓，单位为kj/kg。

22、在一些实施方式中，所述低温容器为真空绝热低温容器。

23、在一些实施方式中，所述低温介质选自液氧、液氮、液氢、lng中的任意一种，优选液氮。

24、在一些实施方式中，所述步骤s1中的间隔时间为小于等于1小时，优选为30分钟；连续测量时间不少于24小时。

25、在一些实施方式中，所述步骤s1中的静置时间为大于等于48小时。

26、在一些实施方式中，步骤s1中，所述获取的方式为在距离所述低温容器不超过100米的任一位置测量一次环境温度和环境压力，优选的，距离所述低温容器不超过10米的任一位置测量一次环境温度和环境压力。

27、在一些实施方式中，所述步骤s2进一步包括：采用高斯核平滑法，对记录的环境压力数据进行平滑处理，并进行三次样条插值拟合，得到环境压力与时间的变化函数；再对环境压力与时间的变化函数进行一阶求导，计算得到环境压力变化率单位为kpa/h。

28、在一些实施方式中，步骤s3中，所述公式为：

29、q1＝k1(th-ts)

30、其中：

31、k1为容器总换热系数，与容器绝热层材料换热系数、换热面积尺寸相关，单位为kw/k。

32、本发明还提供一种低温容器蒸发量的测量系统，其主要应用于所述低温容器蒸发量的测量方法中，所述测量系统包括：低温容器，放空管，放空阀，测试模块，所述低温容器与所述放空阀的一端通过所述放空管链接，所述放空阀的另一端与通过接管与环境连通；所述放空阀用于蒸发气体的截断；所述测试模块设置在与所述低温容器的距离不超过100米的任一位置，优选的，设置在与所述低温容器的距离不超过10米的任一位置。

33、在一些实施方式中，所述测试模块包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器为绝对压力传感器，所述压力传感器和所述温度传感器分别设置在与所述低温容器的距离不超过100米的任一位置，优选的，设置在与所述低温容器的距离不超过10米的任一位置，用于测量所述低温容器周围的环境压力和环境温度。

34、在一些实施方式中，所述低温容器中还设置有容器内温度传感器，所述容器内温度传感器用于测量所述低温容器内的容器液体温度。

35、与现有技术相比，本发明所提供的低温容器蒸发量的测量方法及系统，具有以下有益效果：

36、(1)本发明所提供的低温容器蒸发量的测量方法，只需要测量环境压力以及环境温度，不需要测量蒸发流量，可避免流量计所带来的测量偏差，计算结果准确度高，实用性广、易于推广应用。

37、(2)本发明所提供的低温容器蒸发量的测量方法，采用高斯核平滑法、三次样条插值拟合方法进行数据处理，可有效减少采集数据的噪点和失真。

38、(3)本发明所提供的低温容器蒸发量的测量系统，与传统的测量系统相比，无需配备流量计，系统简单可靠，提高了本发明的经济性和实用性。

技术特征：

1.一种低温容器蒸发量的测量方法，用于确定低温容器的瞬时蒸发量，其特征在于，该测量方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述低温容器为真空绝热低温容器。

3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述低温介质选自液氧、液氮、液氢、lng中的任意一种，优选液氮。

4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述步骤s1中的间隔时间为小于等于1小时，优选为30分钟；连续测量时间不少于24小时；所述步骤s1中的静置时间为大于等于48小时。

5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤s1中，所述获取的方式为在距离所述低温容器不超过100米的任一位置测量一次环境温度和环境压力，优选的，距离所述低温容器不超过10米的任一位置测量一次环境温度和环境压力。

6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述步骤s2进一步包括：采用高斯核平滑法，对记录的环境压力数据进行平滑处理，并进行三次样条插值拟合，得到环境压力与时间的变化函数；再对环境压力与时间的变化函数进行一阶求导，计算得到环境压力变化率单位为kpa/h。

7.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤s3中，所述公式为：

8.一种低温容器蒸发量的测量系统，其主要应用于权利要求1～7中任一项所述低温容器蒸发量的测量方法中，其特征在于，所述测量系统包括：低温容器，放空管，放空阀，测试模块，所述低温容器与所述放空阀的一端通过所述放空管链接，所述放空阀的另一端与通过接管与环境连通；所述放空阀用于蒸发气体的截断；所述测试模块设置在与所述低温容器的距离不超过100米的任一位置，优选的，设置在与所述低温容器的距离不超过10米的任一位置。

9.根据权利要求8所述的测量系统，其特征在于，所述测试模块包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器为绝对压力传感器，所述压力传感器和所述温度传感器分别设置在与所述低温容器的距离不超过100米的任一位置，优选的，设置在与所述低温容器的距离不超过10米的任一位置，用于测量所述低温容器周围的环境压力和环境温度。

10.根据权利要求8所述的测量系统，其特征在于，所述低温容器中还设置有容器内温度传感器，所述容器内温度传感器用于测量所述低温容器内的容器液体温度。

技术总结
本发明公开了一种低温容器蒸发量的测量方法及系统，方法包括以下步骤：待低温容器中充装低温介质后，打开放空阀并静置；静置后每隔一定的间隔时间获取一次低温容器出口的环境压力、环境温度，连续测量时间不少于24h，采用高斯核平滑法，数据拟合处理后得到环境压力变化率，通过计算容器内液体吸热量、容器内液体内能变化量，最终计算得到瞬时增发量。本发明所提供的低温容器蒸发量的测量方法，只需要测量环境压力以及环境温度，不需要测量蒸发流量，可避免流量计所带来的测量偏差，计算结果准确度高，实用性广、易于推广应用。

技术研发人员：刘惠民,杜柯江,张纳新,钱晶晶,秦政,王林涛
受保护的技术使用者：上海齐耀动力技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15