本发明专利技术提供了一种低温流量计的标定装置及方法，包括真空筒体和覆盖在真空筒体上端的法兰盘，所述真空筒体内储存有液氦形成液氦浴，液氦浴上方设置有至少一个换热器，液氦浴内串联有至少一个待测流量计，还包括处于真空筒体外侧的压缩机，所述压缩机的出口经过换热器与处于液氦浴内的待测流量计依次串联，然后再离开液氦浴经过换热器回到压缩机的入口，所述压缩机的回路内填充有氦气，靠近压缩机入口的管道上设置有处于真空筒体外侧的标准流量计。本发明专利技术的优点在于：为待测流量计提供液氦温区环境，比较标准流量计和待测流量计的数值实现待测流量计的标定，能够同时对多个待测流量计分别进行标定，效率高，标定结果准确。标定结果准确。标定结果准确。
【技术实现步骤摘要】
一种低温流量计的标定装置及方法
[0001]本专利技术涉及低温流量计
，尤其涉及一种低温流量计的标定装置及方法。
技术介绍
[0002]低温技术在超导、航空航天和医疗等领域的应用越来越广泛，流量作为低温制冷系统流程设计与控制中最重要的参量之一，关系到整个系统的安全高效稳定运行，同时也是系统性能分析和优化的重要依据。而目前低温流量计，特别是液氦温区流量计的精度尚且不能满足系统需求。
[0003]从上世纪八十年代开始，国外许多研究机构、计量仪表公司开始研究低温流量计，并搭建能够测试各类流量计的标定平台。近些年国内对低温下流量测量方面的研究不断发展，如浙江大学对多孔板流量计的优化，中国科学院等离子体物理研究所对液氮温区文丘里流量计的研究。但国内对于低温下流量计的标定研究大部分是基于常温状态下的实验而来，如公开号为CN108593054A的专利技术专利申请公开的低温流量计的标定方法；也有少部分是在液氮温区进行标定，而尚未有在液氦温区流动状况下的标定，因此搭建能够在液氦温区测试标定各类流量计的实验平台具有重要意义。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种能够在低温流动状态下标定低温流量计的装置及标定方法。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种低温流量计的标定装置，包括真空筒体和覆盖在真空筒体上端的法兰盘，所述真空筒体内储存有液氦形成液氦浴，液氦浴上方设置有至少一个换热器，液氦浴内串联有至少一个待测流量计，还包括处于真空筒体外侧的压缩机，所述压缩机的出口经过换热器与处于液氦浴内的待测流量计依次串联，然后离开液氦浴经过换热器回到压缩机的入口，所述压缩机的回路内填充有氦气，靠近压缩机入口的管道上设置有处于真空筒体外侧的标准流量计。
[0006]本专利技术通过液氦对待测的低温流量计和流质氦气进行冷却，为待测流量计提供液氦温区环境，通过标准流量计测得的数值作为实际值，通过比较标准流量计和待测流量计的数值实现待测流量计的标定，并且通过该标定装置，能够同时对多个待测流量计分别进行标定，效率高，标定结果准确，通过换热器使经过待测流量计后流出的中压路氦气将冷量传递给高压路氦气，降低对液氦温度的影响，减少液氦的蒸发量。
[0007]优选的，所述真空筒体内还设置有处于液氦浴内的冷却盘管，氦气管道经过冷却盘管后进入待测流量计；
[0008]所述标准量流量计为科里奥利式质量流量计。
[0009]优选的，所述压缩机的进出口位置分别设置有第一阀门和第三阀门，所述第一阀门和第三阀门均为背压阀；
[0010]所述压缩机进入低温筒体之前的氦气管道上还设置有第二阀门，所述第二阀门为
流量调节阀。
[0011]优选的，还包括真空机组、液氦杜瓦和气袋。
[0012]所述真空机组分别通过第四阀门和第五阀门与真空筒体和氦气管道连通；所述液氦杜瓦通过第六阀门与真空筒体连接；所述气袋通过第七阀门与真空筒体连接，所述真空筒体内设置有液位传感器。
[0013]优选的，每个所述待测流量计上分别设置有差压变送器和/或在待测流量计两端分别设置有压力变送器；至少在第一个待测流量计之前设置有检测氦气温度的温度传感器。
[0014]优选的，所述法兰盘与真空筒体之间还固定有至少一个防辐射板。
[0015]优选的，所述换热器包括一级套管换热器和二级套管换热器，所述压缩机驱动氦气依次经过一级套管换热器和二级套管换热器后进入液氦浴内，流过待测流量计后再依次经过二级套管换热器和一级套管换热器回到压缩机内；
[0016]所述一级套管换热器的内管尺寸为0.01m
×
0.001m，外管尺寸为0.022m
×
0.002m，长度为103m，所述二级套管换热器的内管尺寸为0.007m
×
0.0005m，外管尺寸为0.01m
×
0.001m，长度17m；一级套管换热器和二级套管换热器的内管回气，外管进气；
[0017]所述冷却盘管的管径为0.007m，壁厚为0.0005m，长度3.18米。
[0018]本专利技术还提供使用所述的低温流量计标定装置的低温流量计的标定方法，包括，
[0019]S1：对真空筒体和氦气管道进行抽真空处理，并对氦气管道重新充入氦气；
[0020]S2：将储存有液氦的液氦杜瓦和气袋分别与真空筒体连接；
[0021]S3：调整压缩机及氦气管道的阀门状态，在氦气管道压力达到预设值时，保持当前状态；
[0022]S4：记录标准流量计和待测流量计的压力数值，以及氦气流过待测流量计的压差；
[0023]S5：调整氦气管道的流量，使压力以预设的变化量进行调整，重复S4，直到达到预设的流量上限，关闭标定装置；
[0024]S6：计算待测流量计的流出系数。
[0025]优选的，所述关闭标定装置的步骤包括，
[0026]步骤A：关闭液氦杜瓦，停止向真空筒体供液；
[0027]步骤B：由出到进的顺序依次关闭氦气管道上的阀门，最后关闭压缩机；
[0028]步骤C：开启真空筒体上的抽真空阀门，将真空筒体内的压力释放出去，泄压过程中，需保持真空筒体内压力高于1.1bar；
[0029]步骤D：10小时后，断开气袋与真空筒体的连接。
[0030]优选的，所述计算待测流量计的流出系数的方法为：
[0031]所述待测流量计为文丘里管流量计，以标准流量计的测量值q
mi
作为待测流量计的实际值，待测流量计的测量值为q
′
mi
，表达式为
[0032][0033]其中，i表示第i次测量的数据，C表示流出系数，表示实际流量与理论流量的比值；D为文丘里管扩张段的内径，β为文丘里管的喉径比，表示收缩段直径d与扩张段内径D的比值；ρ为氦气密度、Δp
i
为待测流量计的压差；
[0034]标准流量计和待测流量计的误差函数表示为：
[0035][0036]函数f存在最小值，将公式(1)带入公式(2)，对函数f关于变量C求偏导令则流出系数C的最佳估计值为
[0037][0038]本专利技术提供的低温流量计的标定装置即方法的优点在于：通过液氦对待测的低温流量计和流质氦气进行冷却，为待测流量计提供液氦温区环境，通过标准流量计的数值作为实际值，比较标准流量计和待测流量计的数值实现待测流量计的标定，并且通过该标定装置，能够同时对多个待测流量计分别进行标定，效率高，标定结果准确，通过换热器使经过待测流量计后流出的中压路氦气将冷量传递给高压路氦气，降低对液氦温度的影响，减少液氦的蒸发量。通过两个套管换热器降低热量损失，提高换热效率；通过液氦杜瓦和气袋控制真空筒体内的液氦用量并及时储存蒸发的氦气，在法兰盘与真空筒体之间设置防辐射板，降低辐射传热，减少热量损失。
附图说明
[0039]图1为本专利技术的实施例提供的低温流量计的标定装置示意图；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低温流量计的标定装置，其特征在于：包括真空筒体和覆盖在真空筒体上端的法兰盘，所述真空筒体内储存有液氦形成液氦浴，液氦浴上方设置有至少一个换热器，液氦浴内串联有至少一个待测流量计，还包括处于真空筒体外侧的压缩机，所述压缩机的出口经过换热器与处于液氦浴内的待测流量计依次串联，然后再离开液氦浴经过换热器回到压缩机的入口，所述压缩机的回路内填充有氦气，靠近压缩机入口的管道上设置有处于真空筒体外侧的标准流量计。2.根据权利要求1所述的一种低温流量计的标定装置，其特征在于：所述真空筒体内还设置有处于液氦浴内的冷却盘管，氦气管道经过冷却盘管后进入待测流量计；所述标准量流量计为科里奥利式质量流量计。3.根据权利要求1所述的一种低温流量计的标定装置，其特征在于：所述压缩机的进出口位置分别设置有第一阀门和第三阀门，所述第一阀门和第三阀门均为背压阀；所述压缩机进入低温筒体之前的氦气管道上还设置有第二阀门，所述第二阀门为流量调节阀。4.根据权利要求1所述的一种低温流量计的标定装置，其特征在于：还包括真空机组、液氦杜瓦和气袋，所述真空机组分别通过第四阀门和第五阀门与真空筒体和氦气管道连通；所述液氦杜瓦通过第六阀门与真空筒体连接；所述气袋通过第七阀门与真空筒体连接，所述真空筒体内设置有液位传感器。5.根据权利要求1所述的一种低温流量计的标定装置，其特征在于：每个所述待测流量计上分别设置有差压变送器和/或在待测流量计两端分别设置有压力变送器；至少在第一个待测流量计之前设置有检测氦气温度的温度传感器。6.根据权利要求1所述的一种低温流量计的标定装置，其特征在于：所述法兰盘与真空筒体之间还固定有至少一个防辐射板。7.根据权利要求2所述的一种低温流量计的标定装置，其特征在于：所述换热器包括一级套管换热器和二级套管换热器，所述压缩机驱动氦气依次经过一级套管换热器和二级套管换热器后进入液氦浴内，流过待测流量计后再依次经过二级套管换热器和一级套管换热器回到压缩机内；所述一级套管换热器的内管尺寸为0.01m
×
0.001m，外管尺寸为0.022m
×
0.002m，长度为103m，所述二级套管换热器的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，刘耕田，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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