[發(fā)明專利]一種氫氣循環(huán)疲勞測試系統(tǒng)中氫氣儲罐容積計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711495309.2
• 申請日: 2017-12-31
• 公開（公告）號: CN108225470B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 劉孝亮;陳學東;范志超;徐鵬;江慧豐;許明;郭曉璐
• 申請（專利權）人: 合肥通用機械研究院有限公司;合肥通用機械研究院特種設備檢驗站有限公司
• 主分類號: G01F17/00
• 分類號: G01F17/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺;鄭琍玉

本發(fā)明涉及一種氫氣循環(huán)疲勞測試系統(tǒng)中氫氣儲罐容積計算方法。本發(fā)明包括高壓儲罐容積的計算過程以及低壓儲罐容積的計算過程。通過本發(fā)明，可以計算獲得氫氣循環(huán)疲勞測試系統(tǒng)中高壓儲罐以及低壓儲罐的最小容積，實現(xiàn)在確保氫氣循環(huán)疲勞試驗正常進行的情況下，氫氣循環(huán)疲勞試驗中使用的氫氣量最少以提高試驗安全性，另外使得試驗運行成本得到降低。

技術領域

本發(fā)明屬于氫氣循環(huán)疲勞測試系統(tǒng)領域，具體是涉及一種氫氣循環(huán)疲勞測試系統(tǒng)中氫氣儲罐容積計算方法。

背景技術

氫氣氣瓶使用前需要經(jīng)過氫氣循環(huán)疲勞試驗，以確保其投入使用時的安全性。現(xiàn)有氫氣循環(huán)疲勞測試系統(tǒng)包括高壓儲罐、低壓儲罐以及被測氣瓶，所述高壓儲罐、低壓儲罐以及被測氣瓶之間通過管路連接。所述氣循環(huán)疲勞測試系統(tǒng)中氫氣循環(huán)過程為：(1)由高壓儲罐向被測氣瓶充氣，充氣流量為f_i，直至被測氣瓶壓力達到預定值P_th；(2)將被測氣瓶中氫氣放至低壓儲罐，放氣流量為f_o，直至被測氣瓶壓力低于預定值P_tl；(3)通過壓縮機將低壓儲罐中氫氣壓至高壓儲罐，直至高壓儲罐壓力達到預定值，壓縮機流量為fc。但是如何在確保上述試驗正常進行的情況下，以測試系統(tǒng)使用氫氣量最少為目標的氫氣儲罐容積計算方法，現(xiàn)有技術中還沒有相關報道。

發(fā)明內容

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種氫氣循環(huán)疲勞測試系統(tǒng)中氫氣儲罐容積計算方法。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

一種氫氣循環(huán)疲勞測試系統(tǒng)中氫氣儲罐容積計算方法，包括高壓儲罐容積的計算以及低壓儲罐容積的計算：

所述高壓儲罐容積的計算過程如下：

確定高壓儲罐的初始壓力為P₁₀、溫度為T₁₀，待測氣瓶初始壓力為P₂₀、溫度為T₂₀；待測氣瓶容積為V₂，充氣結束時的氣體壓力為P₂；最大充氣流量為W_G(max)；

假設高壓儲罐氣體容積為V₁，充氣結束時的氣體壓力為P₁，溫度為T₁；充氣結束時待測氣瓶的氣體溫度為T₂；充氣過程中高壓儲罐氣體經(jīng)過換熱器將待測氣瓶的入口溫度控制為T₀₀；

根據(jù)充氣過程質量守恒得到：

m₁₀+m₂₀＝m₁+m₂ (1)

式(1)中m₁₀為高壓儲罐在初始時刻氣體的質量，m₂₀為待測氣瓶在初始時刻氣體的質量，m₁為高壓儲罐在充氣結束時氣體的質量，m₂為待測氣瓶在充氣結束時氣體的質量；

將公式(1)根據(jù)氣體狀態(tài)方程換算得到：

式(2)中Z₁、Z₂、Z₁₀、Z₂₀為真實氣體的壓縮因子，Z₁＝1+αP₁/T₁、Z₂＝1+αP₂/T₂、Z₁₀＝1+αP₁₀/T₁₀、Z₂₀＝1+αP₂₀/T₂₀，α＝1.8922×10^-6；

高壓儲罐放氣結束時的溫度T₁按絕熱膨脹關系式有：