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凝胶粘度计现场校正技术研究

编辑:永利电玩城????来源:未知????发布时间:2019-12-23 09:18????浏览量:
凝胶推进剂是一种非牛顿流体, 需要特殊的制备设备、处理方法和应用技术, 它的流变特性严重影响在推进系统中的流动、喷射、雾化和燃烧等过程。流变性能是凝胶推进剂的主要性能, 也是最难控制掌握的性能之一。通常以表观粘度、屈服应力等作为凝胶推进剂流变性能的表征参数。粘度作为凝胶推进剂流变性能的一项特殊指标, 对火箭发动机工作性能能够产生重要影响, 必然对发动机结构设计和试验系统产生制约作用。试验表明, 增大圆管收敛角, 圆管出、入口截面平均表观粘度的变化幅度将增大, 出口截面处的平均表观粘度将逐步减小, 但是这种变化是有限度的, 增大角度达到一定值之后, 角度改变引起粘度的变化将不再明显, 改变圆管收敛角是影响粘度变化的一个重要因素, 角度的改变引起粘度的变化是以增加压降需求为前提的, 可以找到粘度变化与压降需求的最佳结合点, 这对试验系统凝胶推进剂供应管道设计有重要意义。筛选粘度合适, 性能稳定的凝胶体系也是凝结胶发动机研制过程中的重要组成部分, 方案优选必须由热试车来验证, 成本非常大。
 
1 凝胶粘度计现场校正技术
粘度计现场校正设计采用了自动恒温技术、挤压加载技术和同步测控技术, 完成试验现场的自动控制、模拟液自动加载、恒温、加压等功能, 实现粘度计的现场永利电玩城官方网站。使现场永利电玩城官方网站过程的校正操作、数据采集和处理更符合相关法规的各项要求, 同时保证现场永利电玩城官方网站的数据资料的完整性。
 
1. 1 粘度自动定值技术
本装置由自动控温系统、测温电桥、自动计时系统和计算机控制平台组成。本装置的原理框图如图 1所示。采用相对测量法, 将一定量粘度液准确装入标准粘度计中, 将粘度计置于恒温槽中恒温一定时间, 将标准粘度液吸到计标线以上, 记录粘度液在重力作用下流经毛细管所需时间。每种粘度液需用两支标准粘度计定值。根据 计算粘度液的运动粘度。数学模型ν = Ct式中: v 为粘度液的运动粘度, mm2 /s; C 为粘度计常数, mm2 /s2; t 为粘度液流经粘度计的计时球上下标线所需要的时间, s。
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1. 1. 1 自动控温系统的研制
液体的粘性来自分子引力, 温度升高, 分子间的距离加大, 分子引力减小, 内摩擦减弱, 粘度减小。粘度与温度的关系非常密切, 在常温常压下, 当温度变化 1℃ 时, 液体的粘度变化达百分之几到十几。因此, 恒温槽温度的准确性、均匀性和稳定性对标准粘度液定值和毛细管粘度计检定 /校正都非常重要。
 
本文采用基于神经网络的模糊自适应 PID 温度控制器, 该控制器综合了模糊控制、神经网络控制和 PID控制各自的常数, 既具备了模糊控制简单有效的控制作用以及较强的逻辑推理能力, 也具备了神经网络的自适应、自学习能力, 同时, 也具备了传统 PID 控制的优点。这种温度控制器抑制干扰能力强、适应性和鲁棒性好、控温精度高。
 
在标准粘度液定值和毛细管粘度计检定 /校正中,以观察液面经过毛细管粘度计计时球上下标线为计时起始点的判定, 这就需要在整个过程中要尽量减小外界影响对毛细管粘度计内液体产生振动, 以免引入过量误差。根据标准粘度液定值和毛细管粘度计检定 /校正中的这一特点, 本文采用加热、制冷分体设计, 将冷源以泵流的方式进入槽体。恒温槽最终完成技术指标: 温场温度范围 5 ~ 50℃ ; 温 场 温 度 波 动 性 0. 009 ℃ ; 温 场 温 度 均 匀 性0. 009 ℃。自动控温系统主要由温度控制器、槽体、加热制冷、搅拌循环、背光光源等主要部分组成。
 
1. 1. 2 自动计时系统的研究
目前, 国内外自动毛细管粘度计计时自动化的实现, 一般采用光敏、热敏、电磁等方法来检测液面经过毛细管粘度计计时球上下“标线”的情况。经过项目组分析, 红外光源、光敏接收元件组合以及热敏检测,都存在着在检测过程中对毛细管粘度计中液体进行升温的状况, 容易造成毛细管粘度计中液体温度与实际恒温槽中温度存在温差, 引入测量误差; 电磁检测方法容易对液体在毛细管中流速产生影响, 从而影响计时的准确性。最终采用模仿人眼的工业摄像机来实现对毛细管粘度计中粘度液流动状态的监测。本文采用高速工业摄像机对毛细管粘度计中的液体进行连续拍摄, 通过设定上下标线识别实现自动计时。该种方法完全模拟人工操作, 不会引入其他影响量, 而且计时重复性优于人工计时。最终完成技术指标: 计时分度值≤0. 01 s; 计时最大允许误差≤ ± 0. 05% 。
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1. 1. 3 数据采集系统的研究
本文对本装置中的温度控制、自动吸液、图像采集和数据处理等功能进行综合管理, 把所有功能的控制都集成到专用App中, 完全实现了标准粘度液的定值和工作用毛细管粘度计的检定 /校正工作的自动化。本App完全依据 JJG 154 - 2012《标准毛细管粘度计检定规程》和 JJG 155 - 1991《工作毛细管粘度计检定规程》进行编写, 实现了被检毛细管粘度计标示的自动录入和管理; 对试验结果自动处理并判断是否合格或符合相关等级要求; 对检定 /校正结果自动生成证书并打印; 并对已完成的检定工作进行存储, 便于日后查询和定期提示。
 
1. 2 现场粘度自动校正
通过对国内外旋转式、振动式粘度计校正系统的分析, 结合姿控试车测量系统的现状, 确定粘度计的现场永利电玩城官方网站原理、测量方法及粘度计永利电玩城官方网站系统的方法,利用恒温装置、加载系统、温度测量传感器、压力测量传感器、流量测量传感器、密度测量传感器等搭建粘度校正装置, 配套高精度温度测量、压力测量、密度测量数据采集系统, 实现对试验系统粘度计现场校正。
 
依据粘度计现场校正的原理, 设计、加工粘度计现场永利电玩城官方网站系统的恒温、加载装置, 寻找粘度计准确的安装和测量方式, 将粘度计安装状态调整至最佳的条件。通过恒温加载装置调节其的温度、压力, 消除内部的气泡等措施, 控制现场永利电玩城官方网站过程中的准确性, 以确保现场校正过程的有效性, 最终实现粘度计的精确测量。图 3 中设计了用于粘度计量的恒温加载装置及管路, 用于维持容器和管路温度恒定。现场校正装置采集、连续记录容器中
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凝胶模拟液的粘度值, 同时测量其温度、压力及密度, 获得此温度、压力下的粘度值,校正装置后端同步测量粘度计的电压输出值, 记录一组计量测试数据。凝胶模拟液加注在试验系统容器, 在常压下使用凝胶模拟液充填至管路无气泡, 通过恒温、加载装置在 5 ~ 50 ℃ 阶梯改变凝胶模拟液的温度, 每 10 ℃ 一个档位的升温校正。待温度在每个档位温度相对稳定后,永利电玩城官方网站装置后端同步记录、测量多组粘度计的电压输出值, 用最小二乘法 /非线性公式将粘度值和粘度计对应输出电压平均值拟合, 根据凝胶模拟液的温度修正方法对校正数据进行修正, 实现对凝胶粘度计的现场永利电玩城官方网站。
 
凝胶推进剂粘度现场校正系统通过试验系统中设计的阀门切换装置, 切换至凝胶推进剂容器, 测试凝胶推进剂的恒定温度下的屈服压力。在恒定温度下,对凝胶推进剂在 0 ~ 6 MPa 范围内进行阶梯改变凝胶推进剂的压力, 每 0. 5 MPa 一个档位, 在每个压力相对稳定后, 测量系统同步记录粘度计的电压输出值, 获得一组压力与粘度的测试数据。凝胶推进剂的测试粘度值大幅下降时对应的压力值, 为凝胶推进剂的屈服压力。绘制凝胶推进剂粘度、压力测试曲线, 确定恒定温度下凝胶推进剂的屈服压力。
 
2 结论
通过研究凝胶发动机试验用粘度计现场进行永利电玩城官方网站技术, 提出研制粘度自动定值装置, 流变仪作为辅助设备对凝胶模拟液进行定值, 以定值后的凝胶模拟液作为标准物质对粘度计进行现场永利电玩城官方网站, 该方法满足了现有型号任务的需求。

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