假設在鈉鉀合金制備中與鈉鉀合金合成罐相連接的管道均為彈性體(初步假設為波紋管),那么,合成罐中質量的增加和減少則能使奧豪斯儀器生產的電子臺秤的彈性元件的功能得以順利實現。稱量時,奧豪斯電子臺秤的彈性元件受被稱重物作用向下位移,位移量處在正比區,即在無波紋管的影響下,電子臺秤所顯示的質量等于被稱物體真實質量m。
系統采用不銹鋼波紋管。稱量時,奧豪斯電子臺秤的位移量很小,可認為α/f1是常數,且α/f1值越小,m1值越接近真實質量m。
應選用彈性好的不銹鋼波紋管;波紋管要足夠長,以減小波紋管對稱重的影響。當波紋管足夠長時,可忽略波紋管的彈性(即α接近于0),而把它當成1根柔軟的質量分布均勻的管子。這時,波紋管作用在電子臺秤上的重力是波紋管質量的半。在開始對奧豪斯電子臺秤顯示質量m1進行校正時,將波紋管引起的重力效應視為附加質量mb,mb=2mp。當然,mb中還應有安裝等引起的應力。安裝時,應使波紋管的初始狀態所受應力引起的質量變化b減少到小。
系統運行時,應使波紋管處的溫度保持在鈉、鉀的熔點以上(固態鈉、鉀為非彈性體,凝固在波紋管內的鈉或鉀會使波紋管的彈性變差,導致較大的稱量誤差)。同時,溫度不應太高,溫度波動不宜太大,以免影響波紋管的彈性而造成稱量誤差。顯然,系統中4根波紋管的存在使得輸入
鈉、鉀的真實質量與奧豪斯電子秤的顯示質量出現偏差,真實質量略大于顯示質量。
計量方案的設計與實現
由上述分析可知,當對鈉鉀合金制備系統采用軟連接時,系統中的鈉鉀合金合成罐可隨質量的減、增而上、下運動,從而使奧豪斯電子臺秤的彈性形變順利實現。將與鈉鉀合金合成罐相連的貯鈉罐、貯鉀罐、鈉鉀合金運輸罐和氬氣管道均采用軟管連接。如此設計對測量結果產生的影響需通過標準砝碼及標準秤等方法對設計方案進行論證和校正,并通過實際研究來確定真實質量與顯示質量之間的函數關系。
標準砝碼法校正
將鈉鉀合金罐和由安裝帶來的附加質量起記為皮重,并對該質量進行清零,使奧豪斯電子臺秤的顯示質量為0。然后,將標準砝碼由小到大依次放置在奧豪斯儀器上海有限公司生產的TCS-D31P300BX型電子臺秤的操作臺上。在52kg以下,按0.5kg遞增方式進行校核;52~62kg時,按1kg遞增校核;62~70kg時,按2kg遞增校核;70~155kg時,按5kg遞增校核。此時,加上鈉鉀合金罐的皮重達到奧豪斯TCS-D31P300BX電子臺秤的測量上限。電子臺秤的精度為0.1kg,安裝前已由計量單位標定。總質量在70kg以下范圍,當砝碼質量小于5.5kg時,奧豪斯電子臺秤顯示不出偏差,即α/f1近似為0;當砝碼質量處在5.5~100kg間時,α/f1值處在0.012~0.020間,且隨著質量的增加略有增大,這結果與理論分析的彈性形變相致。如果忽略這種微小的差異,可近似認為α/f1為常量,對試驗測量數值取平均,則α/f1=0.016 2。當制備完1罐鈉鉀合金后,將該罐鈉鉀合金輸送到鈉鉀合金運輸罐中,由電子臺秤顯示輸送到鈉鉀合金運輸罐中的鈉鉀合金質量為m1,運輸罐內的鈉鉀合金質量m 可用已標定過的電子臺秤離線測量。
結論
1)通過理論分析可知,對鈉鉀合金制備中液態鈉和液態鉀的在線計量所提出的設計模型是可行的。
2)所建立的鈉鉀合金制備在線計量回路及通過標準砝碼在線稱量所得出的該計量回路的校正公式是正確的。
3)通過離線稱重和標準砝碼法測得的校正系數α/f1很接近,驗證了該計量回路的校正曲線是合理的,能夠運用到高純鈉鉀合金制備中。
4)采用該方法成功制備了CEFR回路冷阱用高純鈉鉀合金。







