音速喷嘴法气体流量标准装置的基本原理
音速喷嘴气体流量标准装置说明书
目录一. 概述 (1)二. 功能特点 (1)三. 技术指标 (1)四. 装置的组成与工作原理 (1)五. 型号说明及选型 (2)六. 装置的安装 (2)七. 装置的操作…………………………………………………….…….2-7八. 使用注意事项 (7)九. 保养和故障排除……………………………………….…………….8-9十. 运输和储存 (9)十一. 装置的验收和检查 (9)音速喷嘴流量检定装置（以下简称为装置）是用精确度高一等级的标准器与被校验流量仪表串联的校验装置,让流体同时通过标准器和被检表,比较两者的示值以达到校验或标定的目的。
装置是并联了多只音速喷嘴来校验工业煤气表和其它气体流量仪表的装置。
可用于腰轮等容积式流量计和涡轮、涡街等速度式流量计的定检和周检。
装置溯源于中国计量院内最高标准。
二、功能特点1.无可动部件，标准表准确度高，可靠稳定。
2.检定全过程快捷、高效。
全自动化。
3.并联喷嘴组合，组成不同流量点。
4.具有很好的重复性。
5.不受喷嘴上游的流速分布的影响，因此上游不需要很严格的直管段要求。
6.设有自动工作方式和手动工作方式，以适应不同输出的被检流量要求。
7.检定周期长达5年。
8.软件功能强大、人机界面清晰、易用易操作。
9.系统设有流量计检定结果历史记录，可保存500组流量计检定记录。
10.建立了临界流喷嘴、温度变送器、压力变送器的检定结果数据库，提供计算机线性修正用。
三、技术指标3.1 使用条件环境温度：-5℃～+50℃相对湿度：5%～85%大气压力：86kPa ~ 106 kPa气源：洁净空气3.2 装置可检测通径DN25～DN400，如有特殊要求，可提供更大口径。
3.3 结构形式立式。
3.4 可测流量范围度1m3/h～5000m3/h（上限可选）3.5 准确度等级装置准确度优于0.5级。
3.6 重复性优于0.15%3.7 装置执行标准ISO9300国际标准、国家JJG643-94《标准表法流量标准装置检定规程》、企业标准。
喷嘴工作原理
喷嘴工作原理
喷嘴是一种用于将液体或气体喷射的装置，工作原理主要涉及流体力学和气动学。
喷嘴主要通过两种工作原理实现喷射功能：加速原理和膨胀原理。
加速原理是指通过喷嘴的收缩截面，使得流体通过喷嘴时受到约束，从而加速流体的速度。
喷嘴的内部形状会逐渐变窄，从而使得流体经过缩小的通道时速度增加。
这是因为根据连续性方程，当流体通过一个截面面积减小的管道时，其速度会相应增加。
因此，通过调整喷嘴的形状和尺寸，可以控制流体的流速和喷射效果。
膨胀原理是指通过喷嘴的扩散截面，使得流体通过喷嘴时受到扩散，从而降低流体的速度。
喷嘴的内部形状会逐渐变宽，从而使得流体经过扩散的通道时速度减小。
这是因为在扩散过程中，流体的动能会转化为压力能，从而使得流体速度减小。
因此，通过调整喷嘴的形状和尺寸，可以实现流体的减速和喷射控制。
综上所述，喷嘴的工作原理主要包括加速原理和膨胀原理。
通过调整喷嘴的形状和尺寸，可以控制流体的速度和喷射效果，实现不同的应用要求。
音速喷嘴公式推导
音速喷嘴公式推导1. 气体热力学性质在工程热力学中，常用的状态参数有六个，即压力p 、体积V 、温度T 、热力学能U 、比焓h 和比熵s .其中,焓H 是一个组合状态参数pV U H +=单位质量物质的焓称为比焓hmH h =熵是一个导出的状态参数,对简单可压缩均匀系,它可以由其它状态参数按下列关系式导出:0T dV d S p U S ++=⎰, TVp U S d d d +=单位质量物质的熵称为比熵d d s T v p u m S s ++=⎰, Tvp u m dS ds d d +== 比热容也是物质的重要热力性质之一,它的定义为单位质量的物质在无摩擦内平衡的特定过程中,作单位温度变化的时候所吸收或放出的热量.气体的比热容,常用的有比定容热容(v c )和比定压热容(p c )Tq Tqc vv v d )(δδ=∂=Tq Tqc pp p d )(δδ=∂=比定压热容与比定容热容的比值称为热容比,用γ表示vp c c =γ对于完全气体,以下等式成立:RT p ρ=(R 为气体常数), γρc p =(c 为常数), R c p 1-=γγ1-=γRc v , T c h p = 由熵的定义可以看出,只要过程进行时,热力系向外界放出的热量始终等于热产,那么过程就是等熵的.但是,通常所说的定熵过程都是指无摩擦绝热过程. 绝热过程是指热力系在和外界无热量交换的情况下进行的过程. 2. 可压缩流体运动的三种参考状态(1) 滞止状态滞止状态,是指流体从某一状态经历一个等熵过程,使其最终流动速度为零时所达到的状态.对于静止流体,它所处的状态就是滞止状态;对于流动的流体,滞止状态可以看成是这样一种假想的无限大的容器中流体的“静止状态”，从这一状态等熵加速，最后流体恰好能达到该流动状态.按滞止状态的定义,每个流动状态的滞止状态都是惟一确定的,因而,每个流动状态都有惟一的滞止压力、滞止温度、滞止密度、滞止焓等滞止参数. 滞止参数又称为总参数.作为一种参考状态,滞止状态的概念是与流体实际流动中所发生的过程无关的,在实际流动过程中,沿流动途径可以有热量交换或存在摩擦力等,但沿实际流动的每个截面上,都存在上面定义的滞止状态,这样,滞止状态是每一截面上流动状态的函数,一般而言,滞止状态是沿流动方向变化的量,只有在流体作等熵流动时,滞止参数才是沿整个流动途径不变的量.滞止状态对应的参数称为滞止参数,在参数相应表达字母的右下角用角标“0”表示,如滞止压力0P 、滞止温度0T 、滞止密度0ρ. （2）临界状态可压缩流体在流动过程中，其压力、密度、温度和流速等参数都会沿流动方向发生变化.若在某一截面上,流体的流速与该截面上流体介质中的当地声速相等,则称该截面为临界截面,该截面所处的状态称为临界状态,临界状态的参数称为临界参数,用下角标“*”表示，如临界压力*P ，临界温度*T ，临界密度*ρ. (2) 极限速度状态当可压缩流体作绝热流动时,如果存在一个截面,当流体达到该截面处时,它的比焓值降至0=h ,则流体的速度可达到最大极限值.此时的流速称为极限速度,流体所处的状态称作极限速度状态.极限速度m u 和滞止焓0h 之间有如下关系:02max 21h u = 或02h u =.（4）三种状态参数之间的关系 完全气体的声速公式为RT a γ=定义马赫数RTv a v M a γ==即流体质点的运动速度与流体质点当地的声速之比。
音速喷嘴式燃气表流量标准装置
音速喷嘴式燃气表流量标准装置
音速喷嘴式燃气表流量标准装置是用于校验、检测和标定燃气表的一种设备。
它采用了音速喷嘴原理，通过测量喷嘴出口处的流量和喷嘴压差来确定燃气流量。
音速喷嘴是一种特殊形状的喷嘴，能使燃气在通过喷嘴时达到音速，此时流速已经达到了最大值。
标准装置中一般设有压力传感器和温度传感器，用于监测喷嘴进口和出口处的压力和温度，并通过计算得出喷嘴的流量。
标准装置还会配备流量计，用于直接测量喷嘴出口处的流量，以作为校验和标定的依据。
通过与待校验的燃气表进行比对，可以得出其流量测量的准确性和误差。
如果燃气表的流量测量偏差较大，可以进行调整和修正，以确保燃气表的准确性。
音速喷嘴式燃气表流量标准装置在燃气表校验和标定中起到了重要的作用，能够提供准确的流量测量结果，保证燃气表的可靠性和准确性。
用音速喷嘴流量标准装置检定气体流量计
用音速喷嘴流量标准装置检定气体流量计摘要：随着我们国家经济水平的不断发展，各个领域也都取得了较为显著的成果，其中最为明显的便是我国工业化的发展，当前我国工业化进程不断推进，工业化水平也不断提高，在日益丰富的工业活动之下，越来越多的工业技术的设备走入我国工业化建设当中，为我国工业发展带来了很大的便利，也在一定程度上推动着我国工业技术的进步。
气体流量计是我国工业发展过程当中较为常用的一个工具，而用音速喷嘴流量标准装置对其进行检定也有着较大的应用优势。
关键词：音速喷嘴；流量标准装置；气体流量计；应用流量计作为我国工业发展和相关科学研究过程当中比较常用的工具，有很大的应用空间和潜力，从实际的应用来看，流量计不仅可以对液体的流量进行较为精准的测量，而且能够对气体的流量进行测量，这就意味着在进行相关工业活动或者科学研究时，相关研究人员便可以利用气体流量计开展有关实验活动，提升实验的效率。
音速喷嘴流量标准装置是一个在国内外普遍用于检定气体流量计的装置，其主要采用负压音速喷嘴法，在使用该装置开展相关工作时，会受到当地的大气压、温度、大气湿度等自然因素的影响，还会受到检定员操作的规范程度以及相关设备的使用情况的影响，因此对其需要多加注意。
1音速喷嘴法气体流量标准装置原理要想更好地发挥音速喷嘴法气体流量标准装置对检定气体流量计的作用，首先需要对音速喷嘴法气体流量标准装置的原理有准确且深度的把握。
首先，音速喷嘴法气体流量标准装置采用的是负压法，该装置配套包含多个操作台位和多个音速喷嘴，将音速喷嘴作为标准表组合而成，从而实现较宽量程的测量范围。
在结构上，音速喷嘴法气体流量标准装置包括气动夹具装置、前后直管段、接线盒以及差压变送器等，将多个喷嘴并联，使每一个喷嘴都能够发挥一个气体流量给定器的作用，将实际测量时的气体流量叠加起来，从而实现不同流量范围内被检测标本的检测工作。
在一台音速喷嘴法气体流量标准装置上安装数个操作台，并且实现较宽量程的气体流量测量，能够在最大程度上提高相关工作的效率，也实现了音速喷嘴法气体流量标准装置的实用性要求。
音速喷嘴法气体流量标准装置
定期校准
为保证测量准确度，应定期对 装置进行校准和维护。
清洁与保养
定期对装置进行清洁和保养， 保持其良好的工作状态。
异常处理
如遇装置故障或异常情况，应 立即停机检查，并联系专业人
员进行维修。
04 优势与局限性
音速喷嘴法的优势
高精度测量
音速喷嘴法能够实现高精度的气体流量测量， 测量误差较小。
稳定性好
与孔板流量计比较
孔板流量计结构简单、价格便宜，但在流体粘度、压力和组分变化时，需要进 行修正；音速喷嘴法在流体粘度和组分变化时的误差较小，但价格较高。
05 应用案例与效果分析
应用案例一：工业气体流量测量
总结词
音速喷嘴法在工业气体流量测量中具有高精度、高可靠性的 特点，能够满足工业生产中对气体流量测量的严格要求。
音速喷嘴法气体流量标准装置
contents
目录
• 概述 • 装置结构与工作原理 • 操作流程与注意事项 • 优势与局限性 • 应用案例与效果分析
01 概述
定义与原理
定义
音速喷嘴法气体流量标准装置是 一种用于测量气体流量的装置， 采用音速喷嘴作为核心测量元件 。
原理
基和 温度变化，计算出气体的流量。
音速喷嘴法具有较好的稳定性，能够保证长 时间内测量的准确性。
宽测量范围
音速喷嘴法适用于较大范围的气体流量测量， 能够满足多种应用需求。
易于维护
音速喷嘴法的结构简单，维护方便，降低了 运营成本。
音速喷嘴法的局限性
对气体压力和温度敏感
对喷嘴质量要求高
音速喷嘴法的测量结果受气体压力和 温度的影响较大，需要额外的压力和 温度补偿。
详细描述
音速喷嘴法气体流量标准装置在工业领域应用广泛，尤其在 石油、化工、电力等行业。它能够准确测量各种气体流量， 如天然气、煤气等，为工业生产提供可靠的数据支持。
音速喷嘴气体流量标准装置
音速喷嘴气体流量标准装置音速喷嘴气体流量标准装置一、装置本体音速喷嘴气体流量标准装置主要由喷嘴、气体来源、流量测量系统、压力测量系统、温度测量系统、控制系统、安全保护装置、辅助设备和操作与维护手册等组成。
二、喷嘴喷嘴是音速喷嘴气体流量标准装置的核心部件，它能够将气体以音速喷出，从而产生稳定的流场。
喷嘴的设计应符合相关标准，以确保其稳定性和准确性。
三、气体来源气体来源为音速喷嘴气体流量标准装置提供试验气体。
为确保试验结果的准确性，气体来源应具备稳定的供气能力和纯净度。
四、流量测量系统流量测量系统是音速喷嘴气体流量标准装置的核心测量设备，它能够准确地测量气体的流量。
流量测量系统的精度应符合相关标准，并经过定期的校准和维护。
五、压力测量系统压力测量系统用于测量音速喷嘴气体流量标准装置内部的气体压力。
该系统应具备高精度和稳定性，以确保试验结果的准确性。
六、温度测量系统温度测量系统用于测量音速喷嘴气体流量标准装置内部的气体温度。
该系统的精度应符合相关标准，并经过定期的校准和维护。
七、控制系统控制系统是音速喷嘴气体流量标准装置的核心控制系统，它能够控制各组成部分的协调工作，并实现自动化操作。
控制系统应具备稳定性、可靠性和灵活性。
八、安全保护装置安全保护装置用于保障音速喷嘴气体流量标准装置的安全运行。
该装置应包括紧急停机功能、过载保护功能、超压保护功能等。
九、辅助设备音速喷嘴气体流量标准装置还包括一些辅助设备，如管道、阀门、仪表等，它们在装置的运行过程中起到辅助作用。
这些设备应符合相关标准，并经过定期的检查和维护。
十、操作与维护手册操作与维护手册是音速喷嘴气体流量标准装置使用和维护的重要参考资料。
该手册应包括设备操作说明、维护建议、安全注意事项等内容，以帮助操作人员和维护人员正确使用和维护设备。
手册应定期更新以适应设备的变化和更新。
十一、校准和维护1. 校准：音速喷嘴气体流量标准装置应定期进行校准，以确保其测量准确性和稳定性。
音速喷嘴法气体流量标准装置的基本原理
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：
能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了，我只能说它让你长大了。我一
500){this.resized=true;this.style.wid th=500;}"align=middleborder=0>xxxxxxxxxxx xxxxxxxxxx(2)
装置流量范围的选择方法和确定
根据音速喷嘴的流量计算公式（式（4））可 知，在临界条件下，改变音速喷嘴的滞止压力值， 则可改变通过音速喷嘴的质量流量值。实际上，
是通过调节压力调节阀来调节流量。
同样，也可通过改变流通面积来改变流量， 即通过若干个音速文丘利喷嘴的组合，或设计时 将某一个音速喷嘴的面积增大来达到所需要的 流量。在设计高压或常压式音速喷嘴法气体流量 标准装置时，都可以采用这种方法。
式中，
qm----音速文丘利喷嘴在实际条件下质 量流量（kg/s）C*----气体在实际条件下的临界流函数，假 定气体为一维、等熵流动,利用实际气体的热力
学性质表，可用计算机计算出来。
C----流出系数，C 是对“一维、等熵流动” 等假设条件的修正。C 只是雷诺数 Red 的函数。
500){this.resized=true;this.style.wid th=500;}"align=border=0>xxxxxxxxxxxxxxxxx xxxx(5)
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
：
500){this.resized=true;this.style.width=5 00;}"align=middle>xxxxxxxxxxxx(1) 式 中 ， k----气体等熵指数，对于完全气体，k 等于比热 比。
喷嘴的原理
喷嘴的原理
喷嘴是一种用于喷射流体（如液体或气体）的装置，其原理基于流体的压力差和速度增加。
喷嘴通常由一个进口和一个出口组成，进口连接着流体源，而出口则会发射流体。
喷嘴的工作原理可以通过伯努利定律和连续性方程来解释。
根据伯努利定律，当液体或气体在喷嘴中通过时，其流速会增加，而压力会降低。
这是因为当流体通过缩小的通道（喷嘴）时，截面积减小，从而导致了速度的增加。
根据连续性方程，液体或气体在不可压缩的情况下，当截面积减小时，流体的速度增加。
喷嘴通常具有一个狭窄的喉部，这种结构可以增加流体的速度。
当流体进入喉部时，其速度增加，从而使得气流或液流的运动能量也增加。
喷嘴的出口通常具有一个形状特定的喷嘴头，可以控制和调节流体的喷射方向和形状。
此外，喷嘴的原理也涉及到流体的压力差。
通过调节进口处的压力，例如增加或减少流体源的压力，可以影响喷嘴的喷射效果。
当流体源的压力较高时，流体将以更高的速度喷出。
相反，当压力较低时，流体的喷射速度将较低。
综上所述，喷嘴的原理基于流体的速度增加和压力差。
通过调节进口压力和喷嘴结构，可以控制和调节流体的喷射速度、方向和形状。
喷嘴广泛应用于许多领域，如喷雾器、喷涂设备和火箭发动机等。
标准喷嘴 节流原理
标准喷嘴节流原理标准喷嘴是一种常用的流体控制装置，在液体或气体流动中起到节流或造雾的作用。
喷嘴的节流原理是通过将流体从管道中引导到狭小的通道中，使流体通过通道时发生速度增加、压力降低的变化，从而实现流量的调节和控制。
标准喷嘴由两个主要的部件组成，即进口与出口。
进口部分是一个较大的管道，而出口部分则是一个较小的通道或孔径。
当流体从进口进入喷嘴时，由于通道或孔径的变小，流体流速逐渐增加，造成了流速的差异。
根据伯努利原理，流速增加导致了压力的降低。
因此，喷嘴出口的压力将低于进口的压力。
通过改变喷嘴的通道或孔径的大小，可以调节流体通过喷嘴的速度和压力。
较小的通道或孔径将导致更高的速度和更低的压力，而较大的通道或孔径则会降低速度和增加压力。
标准喷嘴的节流原理基于流体动能的转换和压力的变化，可以实现对流体流量的精确控制和调节。
同样的原理也适用于气体喷嘴、液体喷嘴和蒸汽喷嘴等不同类型的喷嘴。
在标准喷嘴的节流原理中，还有一个重要的因素是流体的连续性方程，即质量守恒定律。
根据质量守恒定律，流体通过喷嘴时的质量流量是恒定的。
质量流量可以用以下公式表示：m_dot = ρ * A * V其中，m_dot 是质量流量，ρ 是流体的密度，A 是喷嘴截面积，V 是流体的速度。
在标准喷嘴中，喷嘴截面积逐渐减小，因此根据质量流量的恒定性，流速会随着截面积的减小而增加。
通过减小截面积，流速增加，从而实现对流体流量的节流控制。
此外，标准喷嘴也可以用于产生雾化效果。
在喷嘴出口的小孔径处，流体的流速大大增加，形成高速流。
在高速流的作用下，流体产生剪切力，将其分割成小液滴或小气泡。
这样就实现了将流体雾化成细小颗粒的效果。
综上所述，标准喷嘴的节流原理基于流体动能的转换和流量的调节。
通过改变喷嘴的截面积，可以调节流体的速度和压力，从而实现对流体流量的控制。
此外，喷嘴还可以利用流体高速流的剪切作用将其雾化。
这些原理使得标准喷嘴在多个领域中得到了广泛的应用，如化工、石油、农业等。
音速喷嘴气体流量标准装置的误差分析
音速喷嘴气体流量标准装置的误差分析Error Amalysis for Sonic Nozzle Gas Flow Standard Device由于音速艾丘利喷嘴具有结构简单、体积小、性能稳定、重复性好、精度高等优点，被作为气体流量传递标准，在国内外得到广泛的应用。
下面主要以常压法为例分析其工作原理和误差来源。
1 音速文丘利喷嘴气体标准装置的工作原理常压法音速文丘利喷嘴气体标准装置如图1所示。
用8只不同规格的标准喷嘴并联，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。
1—板式过滤器；2—被校表；3—电磁阀控制的气动球阀；4—滞止容器；5—音速喷嘴；6—电磁阀控制的气动球阀；7—汇合容器；8—真空泵；9—循环水线；10—吸气管及消音器；Pi—压力变送器；Ti—一体化温度变送器图1音速文丘利喷嘴气体标准装置工作过程：打开压缩机和真空泵，操作者输人所需参数，计算机根据设定流量大小自动打开相应的喷嘴开关，等待流量稳定(p5/p1<0.8)以后，计算机通过数据采集卡定时采集温度和压力等模拟信号和脉冲量，计算出流过被校表的质量流量和工作状态及标准状态下体积流量、被校表测量的流量值，二者比较可得出被校表的流量系数、线性误差、重复性误差和准确度。
其中音速文丘利喷嘴的结构形状如图2所示。
当p<p0小于或等于临界压比时(由于p不容易测量，通常用压力比p S/p0判断)，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l。
所以其流量只与上游压力有关而与下游压力无关，流出系数只与雷诺数有关，图2 音速文丘里喷嘴原理图因此就可以达到很高的测量准确度。
此时，用音速文丘利喷嘴测量的气体质量流量为q m=ACC'p0/ (1)式中：qm为音速喷嘴在实际条件下的质量流量；A为音速喷嘴喉部的内截面积；p0为音速喷嘴入口的气体滞止绝对压力；T0为音速喷嘴入口的气体滞止绝对温度；C’为实际气体的临界流函数，由滞止条件（p0，T0）查表得到；C为流出系数，是对“一维、等熵流动”这种假设的修正；M为实际气体的摩尔质量。
音速喷嘴法检定气体流量分析
备C^S IEngineering 工程音速喷嘴法检定气体流量分析王国建(景德镇市计量测试研究所，江西景德镇333000)摘要：随着科技的进步发展，在气体流量检测方面的科学技术在迅猛发展，本文将主要对于音速喷嘴法检定气体流量 进行分析，希望能够通过本文的详细介绍，给予大家一些启发。
关键词：气体流量；检定；音速喷嘴法中图分类号：TH814 文献标识码：A文章编号：1671-0711 (2017) 02 (上）-0067-02对于气流流量的检测，一直以来都是我国在技术上存在的难题。
然而自从音速喷嘴法诞生之后，我国在气体流量方面的检测就逐渐得到了完善，检定结果也越来越准确。
但是对于音速喷嘴法，很多人都不太了解，本文将对此进行探讨，为大家提供一个详细明确的解释。
1音速喷嘴法的原理分析对音速喷嘴是一个一端半径小，另一端半径大的圆形渐缩渐放通道。
气流通过音速喷嘴的渐缩阶段时，速度会变的很快，压力也会减小，此时在喷嘴半径最小的那个界面口，就会形成音速，达到临界气流。
而在达到临界气流之后，就会进人一个渐扩阶段，此时就会将气流的速度动能转化成另外一种形式的压力能，之后便会使压力恢复。
这就是音速喷嘴的基础原理。
音速喷嘴法不只是一个两边半径不同的金属固体，它有着非常紧密细致的结构。
它包括音速喷嘴容器装置系统、真空负压站数据采集和工控机控制系统。
正是由于这四个部分的完美组合，层层递进，才诞生出了音速喷嘴法。
在这四个环节中，只要任何一个部分出现错误、纰漏、疏忽，都会严重影响到最后的测量结果，气体是一个很容易被影响到的东西，无论是外界的环境还是机械装备的缺陷，都必然会影响到气体流量的大小和技术进程中的测量，所以在运行过程中必须万分小心。
音速喷嘴装置由以下主要部件构成：真空泵、阀门、汇合容器、滞止容器、音速喷嘴、被检表和过滤器，除此之外还有各种检定的管道，在每个检定管道上，都附有温度计和压力变送器，用来收集温度和压力信号。
滞止容器里面还含有温度变速器和压力变送器，用来制止温度和压力信号。
音速喷嘴气体流量标准装置测量不确定度评定
（ 中国测试技术研究 院， 四川 成都 ６ ０２ ） １０ １ 摘 要 ：各种流量计从研制到使用 ， 必须对其特性进行 研究 ， 对其标称 的流量性能进行试验 ， 并给出试 验结果 。这些
试验研究工作都需要在流量标准装置上进行 。因此 ， 流量标 准装置 的不确定度直接关 系到试验结果 的水平 ， 对其研 究是非常必要的。用 临界流文丘利喷嘴做 为流 量标 准 ， 比较 法原理对流量计进行检定和校准 ， 用 音速喷嘴法气体流 量标准装置可对各种气体流量计 的检测和校 准， 并对其检定 和校准结果的不确定度进行评定。
流量标准装置中愈来愈成为主要的传递标准。世界 上著名气体流量标准装置普遍采用它作为流量传递 标 准 ， 国的西南天 然气 研究 院 、 国国家工程 实 验 美 英
维普资讯
第３ ３卷第 ３期 ２０ ０ ７年 ５月
中国测试技术 Ｃ Ｎ Ａ Ｕ Ｅ Ｎ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ ＨＩＡ ＭＥ Ｓ Ｒ ＭＥ Ｔ Ｔ Ｃ Ｏ Ｏ Ｙ
Ｖｏ －３ Ｎｏ３ ｌ ３ ． Ｍ ａ ． ０７ ｙ２０
音速喷嘴气体 流量标 准装置测量不确定度评定
２１ 气体 流量标 准装 置 由五部分 组成 ．
（） ａ气源部分， 它用于产生气体负压流动。该部 分 由真空泵 、 阀门组 、 冲容 器组 成 。另 外还有 给 真 缓 空泵 的供水 排水 系统 。 （） ｂ音速喷嘴组计量核心部分 。该部分有 １ 只 １ 标 准 流 量计 ～ 临 界 流 文 丘 利 喷 嘴 、 止 容 器 、 滞 背压 容器 、 选择喷嘴的阀门组件。为了进行准确计算 ， 喷
ｘｕ Ｌ ｎ ＷＡＮＧ ｉ ｉｇ ｓｒ ｅ ｔａｄ Ｔ ｓ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ，ｈ ｎｄ １０ １Ｃ ｉａ Ｎ ｔｎｌ ｎｔｕ ｆＭ ａｕｅ ｎ ｎ ｅｔ ｇＴ ｃ ｎｌ ｙ Ｃ ｅ ｇ ｕ６ ０ ２ ， ｈｎ ） ｉ ｉｅ ｍ ｉ ｏ
音速喷嘴气体流量标准装置在线校准
第42卷第4期 2021年4月白动化仪表P R O C E S S A U T O M A T I O N I N S T R U M E N T A T I O NVol.42 N o.4Apr.2021音速喷嘴气体流量标准装置在线校准江航成，郭刚，钭伟明(金卡智能集团股份有限公司，浙江杭州310018)摘要:为研究气体流量装置的量值溯源、解决目前校准方法存在的缺点，提出一种通过直接测量已知标准气体体积的在线校准新方法。
以高准确度的活塞标准装置作为误差为0的标准表，采用音速喷嘴标准装置测试其误差，实现在线校准。
通过构建虚拟表，以两 套标准装置同步采样计量，测得流经该虚拟表的实际气体体积并进行比较，以达到校准目的。
重点介绍了移动活塞装置在线校准的测量原理、数学运算模型、具体操作流程及测量不确定度的评定。
该方法全面、综合考虑影响装置准确度的各项因素；在线校准不用拆卸;操作方便快捷;直接完成对累积流量的校准,测试结果准确....通过G=05%Jt = 2活塞式气体流量标准装置，校准R= 0. 5%、f t= 2的音速喷嘴装置，在4 m_V h流量点下的误差为0.14%，扩展不确定度达到0.16%。
试验结果证明了该在线校准方法准确性与可行性，为其他流量标准装置的累积流量的溯源提供参考。
关键词:音速喷嘴装置；活塞流量标准装置；气体流量标准装置；累积流量溯源；在线校准；音速喷嘴；燃气表中图分类号：TH-814 文献标志码：A DOI ：10. 16086/j. cnki. issnl000-0380. 2020040034Online Calibration of Sonic Nozzle Gas Flow Standard DeviceJ I A N G H a n g c h e n g,G U O G a n g,D O U W e im in g(Goldcard Smart Group C o.,Ltd.,H angzhou 310018,China)Abstract ：In o rd e r to solve th e sh o rtco m in g s o f c u rre n t c a lib ra tio n m e th o d s, a new o n lin e c a lib ra tio n m eth o d by d ire c tly m easu rin g th e know n sta n d a rd gas v o lum e is p roposed. T ak in g th e p isto n s ta n d a rd d e v ic e w ith h ig h a c c u ra c y a s th e m a ste r m e te r w ith erro r of 0,th e so n ic nozzle s ta n d a rd d ev ice is u se d to realize o n lin e c a lib ra tio n by testin g its erro r. T h ro u g h th e c o n stru c tio n of virtual m e te r, two se ts of s ta n d a rd d e v ice a re m e asu red w ith sy n ch ro n o u sly sa m p lin g. To flow th ro u g h th e v irtu a l m e te r w ith a ctu al gas v o lu m e, th e p u rp o se o f c a lib ra tio n is a ch iev ed by co m p arin g two te stin g resu lts. T h is p a p e r fo cu ses on th e m e a su re m e n t p r in c ip le, m a th e m a tic a l m o d e l, sp e c ific o p eratio n p ro cess an d e v alu atio n o f m e a su re m e n t u n c e rta in ty of m o b ile p isto n d e v ic e w ith o n lin e calib ratio n. T h is m eth o d co m p reh en siv ely c o n sid ers v ario u s facto rs affe ctin g th e ac c u ra c y of th e d e v ic e, an d no n e e d to b e d isa sse m b le d w ith o n lin e c a lib ra tio n. T h e o p eratio n is co n v e n ien t an d f a s t, an d th e total flow is c a lib ra te d d ire c tly, an d th e test resu lts can b e a c c e p ta b le. T h ro u g h th e p isto n gas flow s ta n d a rd d e v ic e w ith U T=0.05%, A: = 2, th e ca lib ra tio n e rro r of th e so n ic nozzle d ev ice w ith U r =0. 5%, k = 2is 0. 14%at th e flow p o in t of 4m3/h,a n d th e e x p a n d e d u n c e rta in ty is 0. 16%. T h e ex p erim en tal re su lts confirm th e a c c u ra c y an d feasib ility of th e o n lin e c a lib ra tio n m e th o d, a n d p ro v id e re fe re n c e fo r th e trace ab ility of to tal flow of o th e r flow sta n d a rd d ev ices.Keywords ：S onic nozzle d e v ic e；P isto n flow sta n d ard d ev ice ；G as flow s ta n d a rd d ev ice ；T o tal flow tra c e a b ility；O n lin e c a lib ra tio n；S onic n o z z le；G as m e te r〇引言近年来，随着清洁能源的推广和城市的飞速发展，天然气的应用日趋普遍，燃气表具有计量精度较高、量 程范围宽、稳定性好、价格低廉等优点，广泛应用于燃气的贸易结算。
音速喷嘴气体流量原理
音速喷嘴气体流量原理1. 引言音速喷嘴是一种用于测量气体流量的装置，它基于流体力学和热力学原理。
在工业领域，准确测量气体流量对于控制生产过程、优化能源利用和保证安全运行至关重要。
音速喷嘴是一种常用的气体流量测量装置，它通过测量气体在喷嘴中通过的速度来计算流量。
2. 基本原理音速喷嘴是基于质量守恒定律和能量守恒定律的原理进行设计和运作的。
其基本原理如下：2.1 质量守恒定律质量守恒定律指出，在封闭系统中，质量的总量不会发生变化。
对于一个喷嘴来说，进入喷嘴的气体质量等于离开喷嘴的气体质量。
2.2 能量守恒定律能量守恒定律指出，在封闭系统中，能量的总量不会发生变化。
对于一个喷嘴来说，进入喷嘴的气体具有一定的压力和温度，离开喷嘴后的气体也具有一定的压力和温度。
2.3 喷嘴结构音速喷嘴通常由进口截面较大、出口截面较小的喷嘴构成。
喷嘴中的流道会逐渐收缩，使得气体在流动过程中发生加速。
当气体通过喷嘴时，流道的收缩会导致气体速度增加，同时也会导致气体压力降低。
2.4 音速条件当气体通过喷嘴时，流道的收缩会导致气体速度逐渐增加。
当气体达到一定速度时，即等于声速时，被称为音速条件。
在音速条件下，气体无法继续加速，因为超过音速后就无法传播声音。
3. 流量计算基于以上原理，我们可以通过测量气体在喷嘴中通过的速度来计算流量。
具体步骤如下：3.1 测量压差在进口和出口之间安装压差传感器，用于测量进口和出口之间的压差。
压差是指进口处的气体压力与出口处的气体压力之差。
这个压差是由于喷嘴流道的收缩造成的。
3.2 测量温度还需要测量进口和出口处的气体温度。
温度对于气体流量的计算也是一个重要参数。
3.3 计算速度根据测得的压差和温度，可以使用理想气体状态方程计算出气体在喷嘴中通过时的速度。
理想气体状态方程为：P1 / T1 = P2 / T2其中，P1和T1分别表示进口处的压力和温度，P2和T2分别表示出口处的压力和温度。
3.4 计算流量通过测得的速度，再结合喷嘴截面积，就可以计算出喷嘴中通过的气体流量。
喷嘴工作原理
喷嘴工作原理
喷嘴是一种常见的流体控制装置，其工作原理是通过流体在喷嘴内部的压力差驱动，使得流体通过喷嘴的出口形成高速射流或者雾状喷射。
喷嘴内部通常由一个进口和一个出口组成，两者之间形成的狭窄通道被称为节流截面。
当流体从进口进入喷嘴时，由于进口处的压力较高，流体被迫通过节流截面时发生速度增加。
根据贝努利定律，当速度增加时，流体的压力就会降低。
因此，在节流截面处，流体会产生一个较低的静压力。
随着流体通过节流截面进入较大的出口区域，速度逐渐减小，而静压力则逐渐增加。
在出口处，由于静压力较大，流体被迫以高速从喷嘴出口射出或形成雾状喷射。
此时，流体的速度和喷射的形状可以通过喷嘴的设计和流量控制来调节。
喷嘴的工作原理可以根据流体的性质和应用需求进行多样化的设计和改进。
一些喷嘴还可以通过改变流体进口的压力、调节流体的流量或者调整喷嘴内部的结构来实现不同的喷射效果。
例如，气雾剂喷嘴可以通过在流体进口处加入压缩空气来产生细小的雾状颗粒，从而实现更好的喷雾效果。
综上所述，喷嘴通过利用流体在节流截面处速度增加、压力降低的原理，将流体以高速射流或雾状喷射的方式喷出。
这种工作原理使得喷嘴在许多领域，如喷涂、消防、空气调节等方面有着广泛的应用。
临界流音速喷嘴气体流量标准装置
临界流音速喷嘴气体流量标准装置一、概念解释临界流音速喷嘴气体流量标准装置，是一种用于测量气体流量的装置。
在工业生产和科学研究领域，对气体流量的精准测量是至关重要的。
临界流音速喷嘴气体流量标准装置利用了临界流音速原理，通过气体的流速、温度和压力等参数，来确定气体流量的准确数值。
它能够在各种工况下，提供高精度和稳定的气体流量测量，是一种非常可靠的气体流量标准装置。
二、工作原理临界流音速喷嘴气体流量标准装置的工作原理基于临界流的特性。
在气体流动过程中，当气体流速达到临界流音速时，气体的流量与压力、温度等参数呈现一定的函数关系。
临界流音速喷嘴气体流量标准装置利用这一特性，采用严格的流动控制和测量技术，通过实时监测和计算气体流速、压力和温度等参数，来准确地测量气体流量。
三、结构和组成临界流音速喷嘴气体流量标准装置主要由喷嘴、流量计、温度传感器、压力传感器等部件组成。
喷嘴是整个装置的核心部件，通过喷嘴的设计和流道的优化，能够实现气体临界流的稳定产生。
流量计是用于测量气体流速的装置，通过与其他传感器的配合，可以实现对气体流量的高精度测量。
温度传感器和压力传感器则用于实时监测气体的温度和压力变化，是保证气体流量测量精度的重要环节。
四、应用领域临界流音速喷嘴气体流量标准装置广泛应用于各种行业和领域。
在工业生产中，它常用于气体流量计量和流量标定，能够确保生产过程中气体流量的稳定和精准。
在科学研究中，它常用于气体动力学研究和实验室气体流量测量，能够为科研人员提供可靠的实验数据。
五、个人观点临界流音速喷嘴气体流量标准装置作为一种高精度的气体流量测量装置，对于确保工业生产和科学研究中气体流量的精准测量起着至关重要的作用。
它的出现和广泛应用，为气体流量测量提供了一种高效、可靠的解决方案，有助于推动相关领域的发展和进步。
六、总结临界流音速喷嘴气体流量标准装置是一种基于临界流音速原理的气体流量测量装置，通过对气体流速、温度和压力等参数的精准测量，实现了对气体流量的高精度测量。
音速喷嘴气体流量标准装置
音速喷嘴气体流量标准装置音速喷嘴气体流量标准装置是用于测量气体流量的一种重要装置，它可以帮助我们准确地获取气体流量的数据，对于工业生产、科研实验等领域具有非常重要的意义。
下面将介绍音速喷嘴气体流量标准装置的工作原理、结构组成、使用方法及注意事项。
首先，我们来了解一下音速喷嘴气体流量标准装置的工作原理。
音速喷嘴气体流量标准装置利用喷嘴的收缩和扩张来实现气体流速的测量。
当气体通过喷嘴的收缩段时，气体的流速会增加，压力会下降；而当气体通过喷嘴的扩张段时，气体的流速会减小，压力会上升。
通过测量喷嘴前后的压力差，就可以计算出气体的流速，从而得到气体流量的数据。
其次，我们来看一下音速喷嘴气体流量标准装置的结构组成。
一般来说，音速喷嘴气体流量标准装置由压力传感器、温度传感器、流量计、控制系统等部分组成。
压力传感器用于测量气体通过喷嘴前后的压力，温度传感器用于测量气体的温度，而流量计则用于计算气体的流量。
控制系统则对传感器获取的数据进行处理和分析，最终得出气体流量的结果。
接下来，我们来了解一下音速喷嘴气体流量标准装置的使用方法。
在使用音速喷嘴气体流量标准装置时，首先需要将装置正确安装在气体管道上，并连接好传感器和控制系统。
然后，根据实际情况设置好流量计的参数，并对控制系统进行调试。
在一切准备就绪后，打开气体流动，待稳定后即可开始测量气体流量。
测量结束后，及时关闭气体流动，并对装置进行清洁和保养，以确保下次使用时的准确性。
最后，我们来谈一下使用音速喷嘴气体流量标准装置时需要注意的事项。
首先，要注意装置的安装位置和安装方式，确保气体流动的稳定性和可靠性。
其次，在使用过程中要注意保持装置的清洁和完好，避免灰尘或杂质影响测量结果。
最后，使用人员要严格按照操作规程进行操作，避免因操作不当导致的误差。
总之，音速喷嘴气体流量标准装置在气体流量测量中具有重要的应用价值，正确的使用和维护对于保证测量结果的准确性至关重要。
希望本文介绍的内容能够对大家有所帮助，谢谢阅读。
正压法音速喷嘴气体流量标准装置的建立
以ｃ）＝詈＝等＝０．０８２％
灵敏系数Ｃｒ（ｃ）＝１ ２）喷嘴前滞止压力的不确定度
根据证书给定数据，压力误差为±０．０７５％，按矩 形分布，则
平均流量
平均仪表系 数Ｋ／Ｌ“ 重复ｆｇ／％
７３．９９３
０．１３
（６４，６３，４，２） １１＃喷嘴（６６）
““，，２——Ｆ ，’）：０—．—０｛７５＿％：０．０４３％（Ｐｏ
后进入两个１５ ｍ３储气罐中，在通过降压至Ｏ．４
进入６ ｍ３的稳压罐中形成稳定空气流量。 ２．２检定管路部分
除人工将被检表置于夹表器外，其它操作均由操 作人员在计算机上完成，例如控制阀门开闭、音速喷 嘴组合选择等。并通过工业控制计算机完成数据采集
和信号控制。检定完成后，打印检定证书及数据报表，
该部分口径范围是ＤＮ２５一ＤＮ２００，采用转盘式结 构，造作灵活方便，占地面积小。采用气动夹具，方 便被检流量计拆卸。
行业备受关注。而正压法与负压法相比更易于扩大流
ｏＣ，气体温度为２０℃，则
“％）＝瓦‰＝０．０２０％。
灵敏系数Ｃｒ（％）＝一０．５ ４）湿度修正系数的不确定度 以湿度测量不确定度Ｍ，（ｈ）＝５％
量范围，具有不同压力点下的试验能力，被测流量计
的工作条件与实际工作条件接近，因此正压法气体流 量标准装置应用越来越广泛。
１．２
音速喷嘴气体流量标准装置主要结构
根据喷嘴滞止压力的不同，可以分为负压法和正
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定和校准， 可以检定质量流量计、速度式流量计、容积式流量计、 转子流量计、差压式流量计和其它种类的流量计。
压法两种。
负压法即采用真空泵作为动力源，喷嘴滞止压力 为大气压力。由于大气压力恒定，且管路中过滤净化 等装置都不可避免引起压损，对临界压力都具有较大 影响。该方法的流量范围受到限制，只能通过增加喷 嘴数目或是增大喷嘴口径增大流量范围。但是由于滞
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d----音速文丘利喷嘴的喉部直径（m）
能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了，我只能说它让你长大了。我一
m0----气体在滞止条件下的动力粘度（kg/ （m×s）
从式(4)中可以看出，只要用试验的方法求 得流出系数 C，就可按测得的滞止压力 P0 和滞止 温度 T0（由查表可得 C*）计算出质量流量 qm。
P0----音速文丘利喷嘴前的气体滞止绝对 压力（Pa）
T0----音速文丘利喷嘴前的气体滞止绝对 温度（K）
RM----气体常数（J/（kg×K）），对于空气， R=287.1
3.实际条件下的质量流量在实际条件下,音
能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了，我只能说它让你长大了。我一
速文丘利喷嘴的质量流量公式： 500){this.resized=true;this.style.width=5 00;}"align=border=0>xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx (4)
喷嘴，此时的节流பைடு நூலகம்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
：
500){this.resized=true;this.style.width=5 00;}"align=middle>xxxxxxxxxxxx(1) 式 中 ， k----气体等熵指数，对于完全气体，k 等于比热 比。
装置流量范围的选择方法和确定
根据音速喷嘴的流量计算公式（式（4））可 知，在临界条件下，改变音速喷嘴的滞止压力值， 则可改变通过音速喷嘴的质量流量值。实际上，
是通过调节压力调节阀来调节流量。
同样，也可通过改变流通面积来改变流量， 即通过若干个音速文丘利喷嘴的组合，或设计时 将某一个音速喷嘴的面积增大来达到所需要的 流量。在设计高压或常压式音速喷嘴法气体流量 标准装置时，都可以采用这种方法。
图 1 音速喷嘴法气体流量标准装置检定原理 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 的辅佐手段。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
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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
式中，qmi----音速文丘利喷嘴在理想条件 下的质量流量（kg/s）
A*----音速文丘利喷嘴的喉部面积（m2） C*i----气体在理想条件下的临界流函数
500){this.resized=true;this.style.wid th=500;}"align=border=0>xxxxxxxxxxxxxx(3)
式中，
qm----音速文丘利喷嘴在实际条件下的质 量流量（kg/s）
C*----气体在实际条件下的临界流函数，假 定气体为一维、等熵流动,利用实际气体的热力
学性质表，可用计算机计算出来。
C----流出系数，C 是对“一维、等熵流动” 等假设条件的修正。C 只是雷诺数 Red 的函数。
500){this.resized=true;this.style.wid th=500;}"align=border=0>xxxxxxxxxxxxxxxxx xxxx(5)
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
装置流量范围和流量点的选择原则：第一， 选择该装置主要检定的流量计（如涡街流量传感 器或涡轮流量计）的流量范围。第二，根据 JJG198-1994《速度式流量计检定规程》规定的
能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了，我只能说它让你长大了。我一
流量检定点,选择音速文丘利喷嘴的流量及数 量。
1ci0f6c7d 金世豪/
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：
能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了，我只能说它让你长大了。我一
500){this.resized=true;this.style.wid th=500;}"align=middleborder=0>xxxxxxxxxxx xxxxxxxxxx(2)
500){this.resized=true;this.style.wid th=500;}"border=0>1.真空泵 2.储气罐 3.汇流
能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了，我只能说它让你长大了。我一
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
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 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。