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气体流量计自动检定装置

1引言 随着国民经济的发展，工业、民用及国防等部门对气体流量测量的介质种类、状态参数、流量范围、测量准确度等提出了更高的要求。特别是，西气东输，各大城市的煤气管道化，各大油田民用天然气的商品化等政策的实施，使气体的计量受到越来越多的重视。但是，现在气体计量仪表的品种不全，准确度还不高，特别是大口径、大流量的气体计量还存在很多问题。所以，发展气体流量仪表已成为我国流量计量仪表发展的重点，而建立高准确度的流量标准装置是进行流量计研究和制造的基础。2音速文丘利喷嘴气体流量标准装置的结构原理 由于气体流量受其温度、压力、湿度及其性质的影响比液体较为明显，因此，为检定不同种类的气体流量计所建立的标准装置种类繁多，使用较普遍的有PVTt法、标准体积管法、钟罩法、音速喷嘴法等。其中，PVTt法和标准体积管法为一级标准装置，通常仅有流量仪表研究机构和计量部门设置，用来校验音耳环速喷嘴等标准流量计。钟罩法和音速喷嘴法为传递标准装置。钟罩法主要适用于小流量(＜10m2／s)、低差压(＜3kPa)和小管径(＜Φ50)的气体流量仪表的检定。对于油田、石化、天然气等工业测量范围，大多采用音速喷嘴法。

音速文丘利喷嘴气体标准装置有如下优点： (1)作为标准流量计，它既可以标定亦可以离线标定各种气体流量计； (2)它可在高压、低压、负压标定各种气体流量计； (3)精度高，喷嘴精度0.25级，整个标准装置精度优于0.5级； (4)它对于高压大流量气体流量的测量比其它标准装置优越，如结构简单，体积小，复现性好，在一级标准装置上标定后在各种工作条件下不降低准确度。 这个装置采用常压法，如图2—1所示。由Φ3、Φ4.2、Φ6、Φ8.5、Φ12、Φ17、Φ24、Φ30等8种喉径的音速文丘利喷嘴并联组成，有3种管径法兰连接被校仪表，通过电磁阀根据流量大小选定不同的喷嘴组合，可产生255种不同流量，从6～1338m3／h(标准状态)，流量间隔为6m3／h。整个装置的精度优于±0.5%。 其中，音速文丘利喷嘴的结构形状如图2—2所示。 它的作用原理相当于一只收缩喷嘴和一只扩压管所组成的功能。当p／p0大于临界压比(对空气为0528)时，喷嘴与其它亚音速节流装置一样，流量既与上游压力p0有关，又与木工铣床下游卫星模型压力p4有关，流出系数与喉部雷诺数和中国恒瑞马赫数有关，这时，要提高它的准确度是很困难的用PP/2氧化硅复合材料进行微发泡。当p／p0小于或等于临界压比时，气体通过喷嘴最小截面处(喉部)的流速达到当地音速，而且始终保持此速度不变，即马赫数等于1。音速文丘利喷嘴可作为气体计量标准，就是利用当喷嘴入口的气体状态保持不变(指温度和压力)时，而同时压比p／p0又小于或等于临界压比时，气体通过音速文丘利喷嘴的质量流量将是一个定值，也就是质量流量只与上游压力、温度有关，所以有利于提高其测量准确度。 扩压管的作用是当气流通过音速文丘利喷嘴的喉部后(已达到音速)，依靠激波的作用使已形成的音速气流立即转变为亚音速流，由于扩压管的形状是锥形，其截面积越来越大，所以在其出流时，压力损失得到部分恢复，即p4／p0≤0.8～0.88(随雷诺数不同而电脑电视取不同值)，这样可以使压力损失尽量减小。 根据流体流动连续性原理、能量守恒、绝热过程以及附面层理论，可以得出下列流量公式： 式中：qm—音速喷嘴在实际条件下的质量流量； A—音速喷嘴喉部的内截面积； P0—音速喷嘴前的气体滞止绝对压力； T0—音速喷嘴前的（4） 混合磨擦 又可分为半干磨擦和半流体磨擦两种气体滞止温度；