[发明专利]一种氢气循环疲劳测试系统中氢气储罐容积计算方法

说明书

本发明涉及一种氢气循环疲劳测试系统中氢气储罐容积计算方法。本发明包括高压储罐容积的计算过程以及低压储罐容积的计算过程。通过本发明，可以计算获得氢气循环疲劳测试系统中高压储罐以及低压储罐的最小容积，实现在确保氢气循环疲劳试验正常进行的情况下，氢气循环疲劳试验中使用的氢气量最少以提高试验安全性，另外使得试验运行成本得到降低。

技术领域

本发明属于氢气循环疲劳测试系统领域，具体是涉及一种氢气循环疲劳测试系统中氢气储罐容积计算方法。

背景技术

氢气气瓶使用前需要经过氢气循环疲劳试验，以确保其投入使用时的安全性。现有氢气循环疲劳测试系统包括高压储罐、低压储罐以及被测气瓶，所述高压储罐、低压储罐以及被测气瓶之间通过管路连接。所述气循环疲劳测试系统中氢气循环过程为：(1)由高压储罐向被测气瓶充气，充气流量为f_i，直至被测气瓶压力达到预定值P_th；(2)将被测气瓶中氢气放至低压储罐，放气流量为f_o，直至被测气瓶压力低于预定值P_tl；(3)通过压缩机将低压储罐中氢气压至高压储罐，直至高压储罐压力达到预定值，压缩机流量为fc。但是如何在确保上述试验正常进行的情况下，以测试系统使用氢气量最少为目标的氢气储罐容积计算方法，现有技术中还没有相关报道。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种氢气循环疲劳测试系统中氢气储罐容积计算方法。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种氢气循环疲劳测试系统中氢气储罐容积计算方法，包括高压储罐容积的计算以及低压储罐容积的计算：

所述高压储罐容积的计算过程如下：

确定高压储罐的初始压力为P₁₀、温度为T₁₀，待测气瓶初始压力为P₂₀、温度为T₂₀；待测气瓶容积为V₂，充气结束时的气体压力为P₂；最大充气流量为W_G(max)；

假设高压储罐气体容积为V₁，充气结束时的气体压力为P₁，温度为T₁；充气结束时待测气瓶的气体温度为T₂；充气过程中高压储罐气体经过换热器将待测气瓶的入口温度控制为T₀₀；

根据充气过程质量守恒得到：

m₁₀+m₂₀＝m₁+m₂ (1)

式(1)中m₁₀为高压储罐在初始时刻气体的质量，m₂₀为待测气瓶在初始时刻气体的质量，m₁为高压储罐在充气结束时气体的质量，m₂为待测气瓶在充气结束时气体的质量；

将公式(1)根据气体状态方程换算得到：

式(2)中Z₁、Z₂、Z₁₀、Z₂₀为真实气体的压缩因子，Z₁＝1+αP₁/T₁、Z₂＝1+αP₂/T₂、Z₁₀＝1+αP₁₀/T₁₀、Z₂₀＝1+αP₂₀/T₂₀，α＝1.8922×10^-6；

高压储罐放气结束时的温度T₁按绝热膨胀关系式有：