玻璃毛细漏孔漏率的测量

一、概述

    随着科学技术的发展，特别是航天、制冷以及汽车制造等行业的发展，检漏技术越来越受到各行业的重视。特别是对检漏的要求更加定量化，例如在制冷行业对检漏要求在(0.5～20)克/年之间，相当于(10^-5Pa.m³/s～3×10^-7Pa.m³/s)。在该行业中大多采用两种检漏方法，其一卤素检漏仪检漏，其二氦质谱检漏。在检漏过程忠被测部件必须在模拟工作状态，即内充冷媒或氦气达到工作压力8kgf/cm²左右。

      要想检漏定量化必须用标准漏孔对检漏仪进行校准，该种标准漏孔必须能够满足范围要求而且必须可以承受大于8kgf/cm²的压力，目前最常采用的是一种玻璃毛细漏孔，国外厂商只提供给用户一条对特定气体的校准曲线，而并非是给出计算公式。我们通过一定的理论推导和试验验证得出了对不同的气体，以及不同大小的毛细漏孔的Q-P关系曲线。为在检漏过程中正确使用毛细漏孔提供了理论基础。

二、毛细漏孔工作原理和理论漏率

    毛细漏孔工作原理是将玻璃毛细管拉制一定的内径d和长度L，从而达到一定的流导。在一定的压差用下，在特定环境温度下对于特定的校准气体漏率Q一定。

    理论漏率计算，首先，很明显该管道L/D≥20属于圆截面长管道。气流状态包括湍流、粘滞流、分子流以及过流状态。因为湍流发生在压力和流量都比较大的条件下，因为该漏孔漏率比较小所以可以排除湍流状态。以下将按照Pl为大气压力和真空状态分析该漏孔的漏率理论计算公式。

    1.P1为大气压力时

    首先必须确定该压力下通过毛细漏孔的气流状态,以20℃的空气为例,对于0.1MPa差压下漏率范围(3×10^-7Pa.m³/s～10^-5Pa.m³/s)的毛细漏孔内径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，所以符合粘滞流的条件。根据粘滞流状态下的圆截面长管道的流导公式(1)，得到漏率计算公式为公式(2)。

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

    漏率计算公式：

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

    根据公式(2)有，一旦毛细漏孔固定D和L固定，特特定环境下对特定的校准气体η固定，所以该毛细漏孔的漏率仅和压力P2和Pl有关，既有以下公式(3)。

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

    1.2 P1为真空时

    毛细漏孔一端为真空时(压力小于lkPa)气流状态包括了粘滞流、分子流以及过度流状态，因为该状态十分复杂不能用一固定的公式进行理论计算，所以一般都经过试验方法得到并给出P-Q关系图。