再谈泄漏率测试模拟——保压试验
正文共： 1375字 11图 预计阅读时间： 4分钟 之前笔者做了一个垫片泄漏率测试的模拟案例，感兴趣的读者可以在本号发送关键字“垫片泄漏”来查阅。今天，我们继续聊聊有些标准中关于泄漏率（气密性）的测量方法。 首先，GB/T 12385-2008管法兰用垫片密封性能试验方法提到的泄漏率计算方法如下，该公式是基于理想气体状态方程提出的。该方法是准确计算出的绝对泄漏率，可以理解为是在P1和P2压力范围下的平均泄漏率。 继续用之前的二维轴对称空腔模型，小孔的直径为Φ1mm，空腔的尺寸选了两组，分别为H=50mm，R=50mm；H=100mm，R=100mm。 我们以初始压力5000Pa，初始温度320K来模拟，分别获得空腔内在保压时间段的压力变化数据、质量变化数据和温度变化数据。我们截取其中一段来分析，如下图，由于大空腔的数据太多，只截取首尾部分。 首先，我们还是采用之前的方法，计算大空腔和小空腔的泄漏率。小空腔: (0.000453333 -0.000451505 )/(0.049-0.019)= 0.0000609333kg/s大空腔: (0.003626669-0.003612042)/(0.397-0.155)= 0.0000604421kg/s 两者计算结果偏差0.8%，这里的偏差主要来自后处理计算误差。 标准工况下，空气的密度1.29kg/m3，因此小空腔和大空腔的泄漏率分别为4.7245E-05m3/s和4.68542E-05m3/s。 接下来，我们用GB/T 12385-2008的公式来计算，水容积Vc根据模型尺寸计算（轴对称），可以看出公式的计算结果和FLUENT模拟结果几乎完全一致。本案例的工况下，由于绝对压力较小，测试时间内的压力变化也较小，因此温度的变化也较小，但是对于这约0.5K的温度也要测量出来，否则用公式计算的结果就可能不可靠了。 另外，有个标准GB/T34872-2017《质子交换膜燃料电池供氢系统技术要求》，提到关于气密性试验的方法。 这是一个相对量，对于压力较低的情况，可以不考虑压缩因子影响，因此公式为： 实际上，将GB/T 12385-2008的公式进行分析，和GB/T34872-2017公式在本质上是一样的。 而根据理想气体状态方程，红色部分实际上就是初始压力状态下内部介质的标准体积Vst。 假设采用GB/T34872-2017的相对量计算公式，无需知道系统管道的水容积就可以通过保压试验来获得相对泄漏率。我们先根据上述的模拟结果数据来计算一下相对泄漏率，可以看到按照公式计算的泄漏率天差地别。根据前文的计算，这个压力范围的绝对泄漏率应该是一样的才对，为什么相对泄漏率不一样呢？我们注意到GB/T34872-2017的相对量计算公式结果只与初始状态参数（温度、压力）和保压时间有关，实际上根据前面的模拟，保压时间和空腔的体积正相关，当空腔体积更大时，同样的压力范围保持的时间更长，这样算出的相对泄漏率就更小了，感觉这个要求对于设备管道容积更小的系统似乎不公平，因为容积小了，其保压时间反而缩短了，面上的泄漏率就更高了。实际上对于始末状态参数一样的情况，不管容积多少，其实际泄漏量是一样的。 我们把这个相对泄漏率和容积相乘，其结果就一样了，如下。因此，笔者着实对标准GB/T34872-2017的这个泄漏量计算公式存在疑问，不知道读者朋友中有没有对此明白的，望不惜赐教。 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-07-05
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