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| 标准编号 | GB/T 18443.6-2010 (GB/T18443.6-2010) | | 中文名称 | 真空绝热深冷设备性能试验方法 第6部分：漏热量测量 | | 英文名称 | Testing method of performance for vacuum insulation cryogenic equipment. Part 6: Heat-leak rate measurement | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J74 | | 国际标准分类 | 23.020 | | 字数估计 | 13,173 | | 发布日期 | 2010-09-26 | | 实施日期 | 2011-02-01 | | 引用标准 | GB/T 18443.1-2010; GB/T 18443.2; GB/T 18443.3; GB/T 18443.4; GB/T 18443.5-2010 | | 起草单位 | 上海市特种设备监督检验技术研究院、上海市气体工业协会、上海交通大学、查特深冷工程系统(常州)有限公司、山东商业职业技术学院、四川空分设备(集团)有限责任公司、南京航天晨光股份有限公司、上海华谊集团装备工程有限公司、中国特种设备检测研究院 | | 归口单位 | 全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC 262) | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2010年第6号(总第161号) | | 提出机构 | 全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC 262) | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | GB/T 18443的本部分规定了真空绝热深冷设备漏热量测量的试验原理与方法、试验装置、设备和仪器、试验条件与试验准备、试验步骤、数据处理和试验记录与试验报告等要求;本部分适用于除储运液氢介质以外的真空漏热深冷压力容器、真空绝热深冷焊接气瓶、真空绝热管及其管件等真空绝热探冷设备的漏热量测量, 其他设备可参照执行, 流量计测量法适用于真空绝热深冷压力容器、真空绝热深冷焊接气瓶等真空绝热探冷设备的漏热量测量, 表面温度测量法适用于真空绝热管及其管件的漏热量测量; | GB/T 18443.6-2010
Testing method of performance for vacuum insulation cryogenic equipment -- Part 6: Heat-leak rate measurement
ICS 23.020
J74
中华人民共和国国家标准
真空绝热深冷设备性能试验方法
第6部分:漏热量测量
cryogenicequipment-Part6:Heat-leakratemeasurement
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
真空绝热深冷设备性能试验方法
第6部分:漏热量测量
1 范围
GB/T 18443的本部分规定了真空绝热深冷设备漏热量测量的试验原理与方法、试验装置、设备和
仪器、试验条件与试验准备、试验步骤、数据处理和试验记录与试验报告等要求。
本部分适用于除储运液氢介质以外的真空绝热深冷压力容器、真空绝热深冷焊接气瓶、真空绝热管
及其管件等真空绝热深冷设备的漏热量测量,其他设备可参照执行。
流量计测量法适用于真空绝热深冷压力容器、真空绝热深冷焊接气瓶等真空绝热深冷设备的漏热
量测量,表面温度测量法适用于真空绝热管及其管件的漏热量测量。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T 18443的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文
件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成
协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本
部分。
GB/T 18443.1-2010 真空绝热深冷设备性能试验方法 第1部分:基本要求
GB/T 18443.2 真空绝热深冷设备性能试验方法 第2部分:真空度测量
GB/T 18443.3 真空绝热深冷设备性能试验方法 第3部分:漏率测量
GB/T 18443.4 真空绝热深冷设备性能试验方法 第4部分:漏放气速率测量
GB/T 18443.5-2010 真空绝热深冷设备性能试验方法 第5部分:静态蒸发率测量
3 术语和定义
GB/T 18443.1~GB/T 18443.5确立的以及下列术语和定义适用于本部分。
3.1
漏热量 heat-leakrate
单位时间内从周围环境传递到真空绝热深冷设备储存介质的热量,单位为瓦(W)。
3.2
测试漏热量 testheat-leakrate
真空绝热深冷设备充分冷却,达到热平衡后,单位时间内从周围环境传递到真空绝热深冷设备储存
介质的热量,单位为瓦(W)。
3.3
测试漏热量换算为标准环境状态下的漏热量值,单位为瓦(W)。
4 试验原理与方法
4.1 流量计测量法
试验原理、方法和装置符合GB/T 18443.5-2010中4.2.1和4.2.2的规定。
4.2 表面温度测量法
4.2.1 试验原理与方法
通过测量真空绝热管的外表面温度及对应的环境温度,按大空间自然对流计算漏入真空绝热管的
漏热量,按测得的接头空气侧温度与液体温度的差值计算接头的导热漏热量,或建立接头的有限元传热
模型求解接头的漏热量。试验装置原理图见图1。
4.2.2 当采用易燃介质测量真空绝热管及其管件的漏热量时应有安全措施,否则不应使用表面温
度法。
5 试验装置、设备和仪器
5.1 试验装置由检测漏热量的试验管、辅助试验段、连接法兰(KF或CF)、真空阀、高真空规管、真空
计、带接口的真空阀(接检漏仪与真空机组)、保温板、加液阀、深冷液体容器、放空阀、热电偶或铂电阻温
度计、数据采集仪等组成。
5.2 试验装置、设备和仪器应符合GB/T 18443.1-2010中4.2的规定,且还应满足以下要求:
a) 当流量计的量程小于或等于5L/min时,精度应达到0.5%;量程大于5L/min时,精度应达
到1.0%;
b) 流量计的额定流量应与被检深冷绝热管蒸发的气体流量相适应;
c) 应有环境温度、环境大气压力及流量计进口温度和压力测量装置。
6 试验条件与试验准备
6.1 试验条件与试验准备应符合GB/T 18443.1的规定。
6.2 采用表面温度法测量时应在避光、自然对流、无风的室内进行。
6.3 被检真空绝热管的有效长度应不小于5m,且在中间3m长的外管表面底部均布不少于6个温度
的测量点。
6.4 辅助试验段的内容积应大于被检真空绝热管内容积的2倍,辅助试验段的高度应小于1.5m。
7 试验步骤
7.1 流量计测量法
试验步骤、试验过程和数据记录应符合GB/T 18443.5中7.1的规定。
7.2 表面温度测量法
7.2.1 一般采用液氮作为试验介质,也可采用实际输送的深冷液体作为试验介质。
7.2.2 打开阀门10,用深冷容器11向被检真空绝热管及其管件连续输送深冷液体,直至加满为止。
当辅助试验段内液位降至一半时,应重新加液补满,保证被检真空绝热管内充满试验介质液体。
7.2.3 真空绝热管及其管件持续输送深冷液体24h后,方可记录数据。
7.2.4 数据记录应按不大于10min的时间间隔,采集表面及环境温度,直至1h内采集数据的相对误
差小于±5%为止。
7.2.5 按附录A规定的表格格式填写试验数据或自动采集数据。
8 数据处理
8.1 测试漏热量Q0
8.1.1 流量计测量法
8.1.1.1 采用湿式气体流量计测量时,测试漏热量Q0 按式(1)计算:
式中:
Q0---测试漏热量,单位为瓦(W);
GV---蒸发气体体积流量日平均值,单位为立方米每秒(m3/s);
ψ---流量计的校正系数,标定时给定值;
ρg---标准大气压(101.325kPa)、273.15K 下试验介质的气体密度,单位为千克每立方米
(kg/m3);
ρV---试验环境压力日平均值下试验介质的饱和蒸气密度,单位为千克每立方米(kg/m3);
ρL---试验环境压力日平均值下试验介质的饱和液体密度,单位为千克每立方米(kg/m3);
T---流量计入口温度日平均值,单位为开尔文(K);
P---流量计入口压力日平均值,单位为兆帕(MPa);
hfg---流量计入口压力日平均值下饱和液体的汽化潜热,单位为千焦每千克(kJ/kg)。
8.1.1.2 采用气体质量流量计测量时,测试漏热量Q0 按式(2)计算:
式中:
Q0---测试漏热量,单位为瓦(W);
Gm---蒸发气体质量流量日平均值,单位为千克每秒(kg/s);
ρV---试验环境压力日平均值下试验介质的饱和蒸气密度,单位为千克每立方米(kg/m3);
ρL---试验环境压力日平均值下试验介质的饱和液体密度,单位为千克每立方米(kg/m3);
ψ---流量计的校正系数,标定时给定值;
其余同式(1)。
8.1.2 表面温度测量法
8.1.2.1 真空绝热管的测试漏热量Q0 应按式(3)计算:
式中:
Q0---测试漏热量,单位为瓦(W);
Ta---环境平均温度,单位为开尔文(K);
Tw---管壁温度的平均温度,单位为开尔文(K),按式(4)计算:
式中:
Twi,i=1,2n---壁面的各测量处温度,单位为开尔文(K);
n---壁面温度测量数量。
D---管道外径,单位为米(m);
L---管道长度,单位为米(m);
h---管道与空气的自然对流换热系数,单位为瓦每平方米开尔文[W/(m2·
K)]。
h按式(5)计算:
式中:
Nu---努塞尔特数;
D---管道外径,单位为米(m);
λ---空气的导热系数,单位为瓦每米开尔文(W/m·K);
Gr---格拉晓夫数,按式(6)计算:
式中:
g---重力加速度,单位为米每秒平方(m/s2):
ΔT---传热温差,ΔT=|Ta-Tw|,单位为开尔文(K);
ν---空气的运动黏度,单位为二次方米每秒(m2/s);
β---空气的热膨胀系数,β=1/T m,Tm 按式(7)计算:
式中:
Tm---定性温度,单位为开尔文(K);
其余同式(3)。
Pr---空气普朗特数,可参照附录B查取。
8.1.2.2 真空绝热管接头对的测试漏热量Q0 的计算应符合下列要求:
a) 真空绝热管阴阳接头对的漏热量应按式(8)计算:
式中:
Q0---接头对的总漏热量,单位为瓦(W);
D1---阳接头的外管外径,单位为米(m);
D2---阴接头的内管外径,单位为米(m);
δ1---阳接头的外管壁厚,单位为米(m);
δ2---阴接头的内管壁厚,单位为米(m);
Twj1---阳接头与环境接触的外表面平均温度,单位为开尔文(K);
Twj2---阴接头与环境接触的外表面平均温度,单位为开尔文(K);
T2---试验时被检件内平均压力对应的深冷液体饱和温度,单位为开尔文(K);
λ1---阳接头的外管材料从Twj1到T2温区内的平均导热系数,单位为瓦每米开尔文(W/m·K);
λ2---阴接头的内管材料从Twj2到T2温区内的平均导热系数,单位为瓦每米开尔文(W/m·K);
L1---阳接头的外管管长,单位为米(m);
L2---阴接头的内管管长,单位为米(m)。
b) 计算管道其他接头对的漏热量时按实际尺寸的导热结构考虑,温差为实测表面温度与饱和液
体温度之差,复杂结构应采用有限元热分析计算。
8.2 标态(标准环境状态)下漏热量Q20计算
8.2.1 标态下的高真空多层绝热漏热量Q20应按式(9)计算:
式中:
Q20---标态下漏热量,单位为瓦(W);
Q0---接头对的总漏热量,单位为瓦(W);
Ts---标准大气压(101.325kPa)下深冷液体饱和温度,单位为开尔文(K);
T1---试验时平均环境温度,单位为开尔文(K);
T2---试验时被检件内平均压力对应的深冷液体饱和温度,单位为开尔文(K)。
8.2.2 标态下的粉末或纤维真空绝热漏热量Q20应按式(10)计算:
式中:
Q20---标态下漏热量......
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