什么是泄漏?又是什么造成泄漏?

什么是泄漏?

泄漏是流体系统不需要的流进或流出现象。通常我们不希望泄漏发生,可是,泄漏总是存在的。在一定的范围内的泄漏,我们可以接受即认为无泄漏发生。

泄漏可分为真实泄漏和虚拟泄漏。我们平常谈及的泄漏,往往指真实泄漏,是真正的、机械的、孔口或毛细孔泄漏,虚拟泄漏则是因为材料释放物质以及渗透。

如下图:

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什么造成泄漏?

造成泄漏有两个必要条件:路径和压差。

泄漏公式如下:

式中:

Q:泄漏率, ft3/sec

ΔP:压差, (P1 – P2),psi

H :密封面的高度或间隙,in.

W:泄漏面积的宽度或周长,in.

μ:绝对粘度,lb·s/in2

L :泄漏路径的长度, in.

对于某一尺寸管径(泄漏面积的宽度或周长W已经确定不能改变)的卡套接头,我们只能改善泄漏公式中的两个参数,密封面间隙高度H和泄漏路径的长度L,而其他因素是客观不能改变的。

卡套接头与阀门阀座类比

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泄漏的大小如何描述?

泄漏率是表述单位时间泄漏量大小的值。我们仅以气体为例讨论。对于气体量的大小怎么确定呢?气体相比液体,最大的不同是可压缩性,且受压力和温度影响也比较大。因此我们常用std atm cc (std.cc), NL 或 Nm3来描述体积大小,我们会发现体积单位前缀一个std. atm或N, 这是标准状况(温度值为0℃,压力为101.325kPa, 即1个大气压)的简写。工程应用上,我们总是将气体体积大小折算到标准状况下进行比较, 这可确保尺度统一。其中std atm和N分别是standard atmosphere和Normal的英 简写。气体泄漏率的大小就是单位时间气体泄漏量大小,例如std atm cc/sec,泄漏率单位和气体流量单位的表述也完全一样。工程应用中还有其它常见的单位,例如,mbarL/sec(毫巴升每秒)、Pam3/sec(帕立方米每秒)以及TorrL/sec(托升每秒)等,默认温度都是标况温度0℃。工程应用常见泄漏单位换算可参见下表:

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量级大小的直观表述:

泄漏量到达标况下体积1cc,仅以样本常见的泄漏率数值对应的泄漏时间解释:

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介质本身是影响泄漏的重要因素:

除去上述因素(路径、温度、压力外,泄漏也受介质本身影响很大,即公式中的粘度μ,以及分子大小等。一般说来,系统气体密封可靠,则使用液体也安全;反之未然。气体中氢气和氦气很敏感,渗透能力强,但氢气不安全,工程应用常使用氦检率来表达泄漏率;氦气可检测到泄漏率不满足(大于)期望值,使用氮气可能满足(小于)系统密封的需求;使用气体泄漏不满足需求,检测介质更换为液体可能完全不泄漏(正如前 所说,泄漏绝对存在,即小于检测仪器的最小测量精度即认为不泄漏)。

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常用的检测手段

对于某个确定系统,泄漏总是绝对存在的,我们需要知道它是否满足我们密封要求(或在可接受的范围内泄漏)呢?我们需要制造压差来检测,负压或正压来检查。

如下图:

负压(真空)检测往往是将管路系统抽真空,在系统外部喷洒氦气,利用氦气质谱等分析仪器来检测。

下表是对于常用检测方法汇总

 

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