音速喷嘴法气体流量标准装置的基本原理（100013中国计量.pdf

陕西上太自动化仪表有限公司www.shang-tai.com音速喷嘴法气体流量标准装置的基本原理（100013中国计量科学研究院王东伟）引言标准表法流量标准装置的方法很多下面介绍一种用音速文丘利喷嘴作标准表的气体流量标准装置。与用其它流量计作为标准表相比用音速喷嘴作为标准表具有很多优点如结构简单、性能稳定、准确度高、无可动部件、维护方便、检定周期长（五年）等等。音速喷嘴法气体流量标准装置适用于对各种气体流量计的检测和校准可以检测质量流量计、速度式流量计、容积式流量计、转子流量计、差压式流量计或其它种类的流量计。装置结构音速喷嘴法气体流量标准装置的结构如图1所示。对于流量比较大的标准装置需选用水环式真空泵因此还需冷却塔、离心泵、地下水池、消音器。为了调整入口气体流场和降低噪音还应在入口处安装喇叭形入口。被检表的前后直管段应足够长。此外还应配备配电柜、计算机、夹表器、控制系统和数据采集系统。1.真空泵2.储气罐3.汇流管(容器)4.开关阀5.音速文丘利喷嘴6.滞止容器温度计7.滞止容器压力计8.滞止容器9.流量调节阀10.被检表后温度计11.被检流量计12.被检表前压力计图1音速喷嘴法气体流量标准装置检定原理地址：西安西二环南段10号艺腾国际大厦8楼TEL:029-84211211陕西上太自动化仪表有限公司www.shang-tai.com如图1所示用真空泵1将空气由被检表的上游直管段入口吸入经过被检表前直管段、被检表11和被检表下游直管段进入滞止容器8在滞止容器的下游有一组音速喷嘴5控制音速喷嘴下游的开关阀门4可以任意选择所要开关的音速喷嘴以达到改变被检表流量的目的滞止容器需要测温6测压7代入公式计算可以得到通过音速喷嘴的质量流量亦即通过被检表处的质量流量。通过测量被检表处的温度10和压力12可以计算出空气密度进而得到标准体积流量。流量调节阀9一般只用于开关也可作为调节流量的辅助手段。在进行小流量检定时可以不用开启真空泵只要储气罐2的真空度能够满足要求即可。真空泵的能力应满足下列两个条件：第一真空泵所提供的流量应大于被检流量计的最大流量；第二在测量过程中真空泵所提供的真空度应满足音速喷嘴的临界压力比。流量计算公式1.临界压力比及其计算公式当气流处于亚音速时喉部的气体流速将随节流压力比（即出口压力P1与上游滞止压力P0之比）的减小而增大。当节流压力比减小到一定值时喉部流速达到最大流速----音速即达到所谓的临界流此时如果P0不变再减小P1（即再减小节流压力比）流速将保持不变也就是说流速不再受下游压力的影响。此时的文丘利喷嘴称为音速文丘利喷嘴又称临界流文丘利喷嘴此时的节流压力比称为临界压力比。在理想条件下即气流是一维流动、等熵、完全气体则从理论上可导出临界压力比的计算公式：xxxxxxxxxxxx(1)式中k----气体等熵指数对于完全气体k等于比热比。对于空气k=1.4则（P1/P0）=0.5282.理想条件下的质量流量在理想条件下音速文丘利喷嘴的质量流量公式：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx(2)