玻璃毛細(xì)漏孔漏率的測(cè)量

一、概述

    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是航天、制冷以及汽車(chē)制造等行業(yè)的發(fā)展，檢漏技術(shù)越來(lái)越受到各行業(yè)的重視。特別是對(duì)檢漏的要求更加定量化，例如在制冷行業(yè)對(duì)檢漏要求在(0.5～20)克/年之間，相當(dāng)于(10^-5Pa.m³/s～3×10^-7Pa.m³/s)。在該行業(yè)中大多采用兩種檢漏方法，其一鹵素檢漏儀檢漏，其二氦質(zhì)譜檢漏。在檢漏過(guò)程忠被測(cè)部件必須在模擬工作狀態(tài)，即內(nèi)充冷媒或氦氣達(dá)到工作壓力8kgf/cm²左右。

      要想檢漏定量化必須用標(biāo)準(zhǔn)漏孔對(duì)檢漏儀進(jìn)行校準(zhǔn)，該種標(biāo)準(zhǔn)漏孔必須能夠滿足范圍要求而且必須可以承受大于8kgf/cm²的壓力，目前最常采用的是一種玻璃毛細(xì)漏孔，國(guó)外廠商只提供給用戶一條對(duì)特定氣體的校準(zhǔn)曲線，而并非是給出計(jì)算公式。我們通過(guò)一定的理論推導(dǎo)和試驗(yàn)驗(yàn)證得出了對(duì)不同的氣體，以及不同大小的毛細(xì)漏孔的Q-P關(guān)系曲線。為在檢漏過(guò)程中正確使用毛細(xì)漏孔提供了理論基礎(chǔ)。

二、毛細(xì)漏孔工作原理和理論漏率

    毛細(xì)漏孔工作原理是將玻璃毛細(xì)管拉制一定的內(nèi)徑d和長(zhǎng)度L，從而達(dá)到一定的流導(dǎo)。在一定的壓差用下，在特定環(huán)境溫度下對(duì)于特定的校準(zhǔn)氣體漏率Q一定。

    理論漏率計(jì)算，首先，很明顯該管道L/D≥20屬于圓截面長(zhǎng)管道。氣流狀態(tài)包括湍流、粘滯流、分子流以及過(guò)流狀態(tài)。因?yàn)橥牧靼l(fā)生在壓力和流量都比較大的條件下，因?yàn)樵撀┛茁┞时容^小所以可以排除湍流狀態(tài)。以下將按照Pl為大氣壓力和真空狀態(tài)分析該漏孔的漏率理論計(jì)算公式。

    1.P1為大氣壓力時(shí)

    首先必須確定該壓力下通過(guò)毛細(xì)漏孔的氣流狀態(tài),以20℃的空氣為例,對(duì)于0.1MPa差壓下漏率范圍(3×10^-7Pa.m³/s～10^-5Pa.m³/s)的毛細(xì)漏孔內(nèi)徑DP在6×10^-4cm～1.5×10^-3cm。在6.0×10^-1cm.torr～1.5cm.torr,大于5.0×10^-1cm.torr，所以符合粘滯流的條件。根據(jù)粘滯流狀態(tài)下的圓截面長(zhǎng)管道的流導(dǎo)公式(1)，得到漏率計(jì)算公式為公式(2)。

    c=πD⁴/128ηL×P=πd⁴/128ηL×(P2+P1)/2•••••••••••••••••(1)

    漏率計(jì)算公式：

    Q=πD⁴/128ηL×P=πd4/128ηL×(P2+P1)•(p2-p1)/2=πD⁴/128ηL×(P2²-P1²)/2•••••••••••••••••(2)

    根據(jù)公式(2)有，一旦毛細(xì)漏孔固定D和L固定，特特定環(huán)境下對(duì)特定的校準(zhǔn)氣體η固定，所以該毛細(xì)漏孔的漏率僅和壓力P2和Pl有關(guān)，既有以下公式(3)。

    Q=k•(P2²-P1²)/2•••••••••••••••••(3)

    1.2 P1為真空時(shí)

    毛細(xì)漏孔一端為真空時(shí)(壓力小于lkPa)氣流狀態(tài)包括了粘滯流、分子流以及過(guò)度流狀態(tài)，因?yàn)樵摖顟B(tài)十分復(fù)雜不能用一固定的公式進(jìn)行理論計(jì)算，所以一般都經(jīng)過(guò)試驗(yàn)方法得到并給出P-Q關(guān)系圖。