[發明專利]液體氧化亞氮流量控制測量的裝置和方法

無效

• 申請號: 200810225989.0
• 申請日: 2008-11-10
• 公開（公告）號: CN101738227A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 蔡國飆;李茂;李君海;俞南嘉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01F1/34
• 分類號: G01F1/34;G01F1/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及一種液體氧化亞氮流量控制和測量的裝置和方法。

【背景技術】

在液體火箭發動機輸送系統的液體流量控制系統中，氣蝕文氏管是一種常用的方案，通過測量文氏管前壓力已知的液體的喉部壓力、密度、文氏管喉徑及經驗系數計算獲得液體流量。

公知的是，液體處于氣蝕狀態時文氏管喉部壓力即為來流液體溫度對應的飽和蒸汽壓。因此根據來流液體溫度通過工具手冊可以查得對應的飽和蒸汽壓，即喉部壓力。該方法對于飽和蒸汽壓隨溫度變化不敏感的液體是可靠的，流量控制和計算比較準確。但是對于氧化亞氮這種飽和蒸汽壓隨溫度變化明顯的液體，采用這種方法計算無法獲得準確流量。

液體氧化亞氮在文氏管流動過程中，流速變化引起靜溫變化，同時在喉部氣蝕時，氣蝕部分的氧化亞氮吸收液體部分的氧化亞氮溫度，導致喉部液體氧化亞氮溫度下降，其對應壓力與當地溫度下計算氧化亞氮飽和蒸汽壓有很大差別，因此不能采用來流液體溫度得到飽和蒸汽壓來計算流量。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種液體氧化亞氮流量控制和測量的裝置和方法。針對不能應用來流溫度計算液體氧化亞氮飽和蒸汽壓的問題，直接采用測量壓力的方式來獲得喉部壓力，即飽和蒸汽壓；再利用獲得的參數計算液體氧化亞氮流量。

液體氧化亞氮流量控制和測量裝置，包括文氏管(2)、壓力傳感器(1，3)、信號線(6)、計算機(7)，文氏管(2)入口端設有壓力測量孔(8)，文氏管喉部設有壓力測量孔(9)，壓力測量孔處設有壓力傳感器接頭(4，5)，壓力傳感器(3)設置在測量孔(8)處，壓力傳感器(1)設置在測量孔(9)處，通過信號線(6)將測得的壓力傳送到計算機(7)得到壓力輸出曲線，文氏管前沒有溫度測量裝置。所述的裝置測量并計算液體氧化亞氮流量的方法，其特征在于：(a)測量文氏管入口端壓力P和喉部壓力Ps；(b)利用喉部壓力Ps計算當地溫度T；(c)利用當地溫度T計算液體氧化壓氮在喉部的密度；(d)計算液體氧化壓氮流量。

本發明的液體氧化亞氮流量測量方法的優點和積極效果在于：(1)采用了喉部可測壓的氣蝕文氏管，可以準確測量喉部壓力，解決了氧化亞氮飽和蒸汽壓隨溫度敏感的問題；(2)采用喉部壓力計算密度，無需測量液體氧化亞氮溫度來計算密度，因此減少溫度傳感器的裝置，簡化了結構，降低了成本；(3)實現了液體氧化亞氮流量的準確測量。

本發明所述的裝置和方法可用于所有飽和蒸汽壓隨溫度變化敏感的液體，而不僅限于氧化壓氮。

【附圖說明】

圖1是文氏管裝置

【具體實施方式】

下面結合附圖用實施例來進一步說明本發明。

液體氧化亞氮流量控制采用文氏管，其結構如圖1所示。文氏管入口和喉部開孔與壓力傳感器接頭相連接，壓力傳感器接于傳感器接頭上。液體氧化亞氮流經文氏管氣蝕時，通過壓力傳感器測得其入口壓力和喉部壓力通過信號輸入線傳入計算機中。

設測量入口壓力和喉部壓力分別為P，P_S，流量計算分2步：

第一步：計算液體氧化亞氮的密度

根據文氏管氣蝕的原理，液體氧化亞氮在喉部的氣蝕壓力等于其當地溫度下的飽和蒸汽壓，飽和蒸汽壓與當地溫度T的對應關系為：

T＝B/[A-log₁₀(P_S/100000)]-C????????????????????(1)

式中：A＝4.807；B＝967.820；C＝19.638；溫度適應范圍：140K-310K。

密度于當地溫度的關系為：

ρ=M(A/B1+(1-T/C)D)---(2)]]>