上海(hǎi)市計量測試技術研究院 黃傳原 屠海文
泄漏的檢測方(fāng)法有浸水法、塗肥皂液法、放電法(fǎ)、漏嘴測(cè)量法及壓力測量法等。浸水法及塗(tú)肥皂液法(fǎ)隻能做定(dìng)性觀察(chá)而且有很大的局限(xiàn)性;漏嘴測(cè)量法,測量準確度低、價格高、易(yì)損壞且對操作員要求高;放電法也(yě)僅適用於真空係統的玻璃容器;唯有壓力測量法適用(yòng)麵廣、測量準確度高、性能穩定且操作簡便,在近(jìn)年來得到越來越多地重視和運用。
處於壓力測(cè)量狀態下的密封容器的泄漏意味著容器內所含物(wù)質量的減少。例如,當容器壓力為100kPa時,且容器內所含物質為空氣,並設容(róng)器容積為100mL,其含空氣的質量約為120mg,這(zhè)時容(róng)器若有微量泄漏,則引起所(suǒ)含空氣質量的變化是十分微小的(de),采用直接測量質量變化的方法來檢測泄漏,在理論上是可行的,但在技術上、工藝上往往(wǎng)是做不到的。而采用壓力檢測(cè)方法,卻可以高精(jīng)度、非常靈敏地(dì)檢測密封容器因泄漏引起的微小(xiǎo)質量變化。其原理是密封容器內氣體質量由(1)式決定(dìng):
m=MPV/RT (1)
式中:m——容器內氣體質量(kg);M——容器內所充氣(qì)體的分子量(g/mol);P——容器內氣體壓力(lì)(Pa);V——密封容器的(de)容積(m3);R——摩爾氣體(tǐ)常數(shù)(J/mol·K);T——容器內(nèi)氣體(tǐ)的溫度(K)。
在實際工作中,可(kě)將V、T視為常數,令MV/RT=c,則:
m=cP (2)
即容器內氣體質量可以(yǐ)看作(zuò)是其(qí)壓力的函數。對(duì)(2)式微分,則:
dm=cdP (3)
由(3)式可知,質量(liàng)的變化取決(jué)於壓(yā)力的變化,這就是運用測量壓力的方法檢測(cè)泄漏的原理。
如果取質量的相(xiàng)對變化:
dm/m=dP/P (4)
(4)式表示,通過壓力(lì)的相(xiàng)對(duì)變化測量,即確定了其質量的相對變化量,且與M、V、T、R諸量(liàng)無關。
如上例(lì),當容(róng)器壓力降至99.80kPa時,經計算得(dé):dP/P=-0.2%,則dm/m=-0.2%。已知m=120mg則dm=-0.24mg,即質量減少了0.24mg。所以運用測量壓力的方法來(lái)檢測泄漏有足夠高的準確度和靈敏度(dù)。
如果將壓力的測量(liàng)改為差壓測(cè)量,其測量泄漏的靈敏度還可(kě)以提高(gāo)一、二個數量級(jí)。如果引入時間參(cān)數,我們還(hái)可以在壓力檢漏的基礎(chǔ)上實現泄漏(lòu)率的測量。由於(yú)泄漏的檢測(cè)歸結為壓力的檢測,所以測量(liàng)泄漏的溯源不存在任何問題。
上海市檢測技術所生產的(de)SWY-JL型數字(zì)壓力檢(jiǎn)漏儀正是基於以上原理而製造的智能檢漏儀表,其性能穩定、操作簡單、準確度高,已被許多企業采用。