负压音速喷嘴流量标准装置介绍
音速喷嘴法气体流量标准装置的基本原理

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
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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,
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。
作业二音速喷嘴标准装置设计

n qmin
ln 2
2020/6/21
6
音速喷嘴数量确定
qmax =19000 / 25 760 qmin n ln(760 1) 9.57 10
ln 2
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7
喷嘴喉部直径确定
qm AC
P0 RT0
K 1
2 2( K 1) K 1
K=0.68473
qm AC
11
流量分辨力
• 上述计算的一套喷嘴系统,流量的分辨 力是最小流量qmin,可以调节到任一最小 流量qmin的倍数。
• 为了提高标准装置的流量分辨力,最小 流量qmin应尽可能小。为了达到这一目的, 喷嘴数量就会增加。
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12
问题:
• 如果想要使音速喷嘴流量标准装置的流 量分辨力为1kg/h,上限流量还是19000 kg/h,则需要多少喷嘴,它们的喉部直径 应该如何设计?
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3
标准流量计组合条件
• 最小标准流量计的最小流量不大于被检流量 计的最小流量;
• 所用标准流量计的上限流量之和不小于被检 流量计的最大流量;
• 被检流量计的任一流量都可以用单台或多台 组合的标准流量计得到;
• 满足上述3条件,设置的标准流量计数最少。
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4
音速喷嘴工艺设计计算
1
d2 0.02782 (40 / 3600) 2 2.93mm
1
d3 0.02782 (80 / 3600) 2 4.15mm
1d4 0.02782 (10 / 3600) 2 5.86mm
1
d5 0.02782 (320 / 3600) 2 8.29mm
1
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不确定度分析

音速喷嘴法气体流量标准装置不确定度分析一、概述GLV-Z系列临界流文丘利喷嘴气体流量标准装置(以下简称置),选用符合国际标准(ISO9300)的临界流文丘利喷嘴气体流量标准,采用标准流量计比较发原理进行流量计的检定或测试。
本报告引用643-2003国家计量检定规程“标准表法流量标准装置”。
1、JJG643-2003国家计量检定规程“临界流流量计”;2、JJG620-94国家计量检定规程“临界流流量计”;3、CNAL/AC012003“检测和校准实验室认可准则”;4、CNAL/AG062003“测量不确定度政策实施指南”。
二、装置简介1、基本结构该装置按照主要功能分成两大部分:主要的装置设备部分和专用管理软件部分,装置的谁被部分主要由以下五部分组成:1.1装置计量部分该部分包括:滞止容器、被压容器、音速喷嘴组、阀门组、压力变送器、温度变送器、阀门组等。
2、工作原理与特点2.1测量原理临界流文丘利喷嘴(简称喷嘴),当气体通过喷嘴喉部最小截面时,在达到临界压比下[P/P ≤0.528时空气]其流速达到最大值(音速),但小于临界压比时,气体通过该截面上的流速仍然保持最大值,音速不变。
我们就是利用临界流喷嘴具有这一特性,作为气体计量量值标准的理论依据。
根据空气动力学,热力学,分子物理学等知识,经理论推导,通过临界流喷嘴的气体质量流量,可按下式计算:Qg =Tp C d φ3778.01P PH ϕ-kg/h (1)Qg :通过临界流喷嘴的气体质量流量(㎏/h ) P :临界流喷嘴前滞止绝对压力(KPa ) T :临界流喷嘴前滞止绝对温度(K )ф:和临界流喷嘴喉部面积等有关系数(制造单位给出) Cd :流出系数(制造单位给出)PH :在实验室条件下饱和蒸汽压力Kpa (计算机内可查) Ф:在实验室条件下相对湿度(湿度计实测获得) Po :在实验室内大气压力根据连续性原理,通过被检流量计的质量流量Qg ,一定等于通过临界流喷嘴的质量流量Qg 。
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。
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。
LXH型临界喷嘴气体流量标准装置技术性能

一、概述LXH型临界喷嘴气体流量标准装置(以下简称“装置”),选用符合国际标准(ISO 9300)的临界流文丘利喷嘴作为流量标准,采用标准流量计比较法原理进行流量计检定或测试。
依据有关的国家检定规程,该装置可对涡轮、涡街、叶轮、旋进旋涡等速度式流量计和腰轮、煤气表等容积式流量计进行出厂检验和周期检定。
二、装置主要技术指标1、装置综合不确定度:优于0.5%;2、使用气源:单相稳定的大气;3、供气方式:负压法;4、可测流量范围:(5~4000)m3/h;5、可测流量计通径:DN25~DN200;6、可检定流量计类型:容积式流量计、速度式流量计。
注:差压式流量计的节流装置等的检定:此类流量计尚无气体实流标定的检定规程;负压标定差压小,引起的计量误差大;流量计品种多,计算方法、安装方法各异,双方有待进一步探讨。
三、参照的主要标准1、JJG 198-94速度式流量计检定规程;2、JJG 633-90 气体腰轮流量计试行检定规程;3、JJG 643-94 标准表法流量标准装置检定规程;4、JJG 620-94 临界流流量计检定规程;5、ISO 9300 临界流文丘利喷嘴流量测量。
四、装置技术方案描述1、工作原理简述:根据气体动力学原理,当气体通过临界流喷嘴时,在喷嘴上、下游气流压力比达到某一特定数值的条件下,在喷嘴喉部形成临界流状态,气流达到最大速度(当地音速)。
流过喷嘴的气体质量流量也达到最大值q m。
此时q m只与喷嘴入口处的滞止压力和温度有关,而不受其下游状态变化的影响。
正是应用这原理,采用喷嘴作为标准装置的标准表,然后与被检流量计进行比对,得出被检流量计的误差。
2、装置技术方案构成装置由五部分组成(见技术方案图一、图二)(1)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、缓冲容器组成。
另外还有给真空泵的供水排水系统。
(2)音速喷嘴组计量核心部份该部分有13只标准流量计――临界流文丘利喷嘴、滞止容器、背压容器、选择喷嘴的13只阀门组件。
音速喷嘴法气体流量标准装置的稳流结构优化

2018年10月第46卷第19期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSOct 2018Vol 46No 19DOI:10.3969/j issn 1001-3881 2018 19 038收稿日期:2018-01-31作者简介:万勇(1975 ),男,学士,高级工程师,研究方向为能源计量㊁智能仪表㊂E-mail:michealmail@263 net㊂通信作者:卢嘉敏,E-mail:2667170145@qq com㊂音速喷嘴法气体流量标准装置的稳流结构优化万勇1,卢嘉敏1,梁卫平2,刘亚俊2(1 广州能源检测研究院,广东广州511447;2 华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640)摘要:音速喷嘴法气体计量标准装置采用负压法和正压法两种计量方式对流体机型计量㊂为了提高计量的精确度,降低流体流动扰动对计量的影响,需要在前直管段安装稳流结构㊂目前稳流结构采用组合圆管方式,仍存在不足之处㊂因此,对音速喷嘴法气体流量标准装置的稳流结构进行优化,提出采用蜂窝状组合直管结构,并对两种结构进行建模和CFD模拟仿真㊂通过对比得知,蜂窝状组合直管稳流结构的稳流效果更佳㊂关键词:稳流结构;结构优化;音速喷嘴法;气体计量中图分类号:TF325 67㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-3881(2018)19-156-3OptimizationonSteadyFlowStructureofGasFlowStandardDevicewithSonicNozzleMethodWANYong1,LUJiamin1,LIANGWeiping2,LIUYajun2(1 GuangzhouInstituteofEnergyTesting,GuangzhouGuangdong511447,China;2 SchoolofMechanical&AutomotiveEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,GuangzhouGuangdong510640,China)Abstract:Ingasmeasurementstandarddevicebasedonsonicnozzlemethod,negativepressuremethodandpositivepressuremethodareusedtomeasurefluidmodels.Inordertoimprovethemeasurementaccuracyandreducetheimpactoffluidflowdisturbanceonthemeasurement,itisnecessarytoinstallasteadyflowstructureinthefrontstraightpipesection.Currentsteadyflowstructureisacombinationofpipe,therearestillinadequacies.Therefore,thesteady⁃flowstructureofthegasflowstandarddevicewithsonicnoz⁃zlewasoptimized.Thehoneycombcombinedstraightpipestructurewasproposed,andtwokindsofstructuremodelingandCFDsimu⁃lationwerecompleted.Bycomparing,thehoneycombcombinedstraightpipeshowsbetterresultsonsteadyflow.Keywords:Steadyflowstructure;Structureoptimization;Sonicnozzlemethod;Gasmeasurement0㊀前言音速喷嘴法气体流量标准装置用于流量计量领域,被国内外检测机构广泛使用[1]㊂采用音速喷嘴作为传递标准,具有性能稳定㊁准确性高㊁结构简单㊁易于维护等优点[2]㊂它有两种计量方法:(1)负压法,以大气作为气源;(2)正压法,以压缩气体作为气源[3]㊂其中,基于音速喷嘴的气体流量负压装置包括前直管㊁被校流量计㊁开关阀㊁滞止容器㊁音速喷嘴㊁真空容器和真空泵等,其整体装置示意图如图1所示㊂由真空泵制造负压,空气从前直管进入,根据气路管线依次流经串联在前直管的被校流量计和开关阀㊁滞止容器,再根据不同流量流经对应的音速喷嘴以及后面连接的真空容器等㊂由于运距㊁管道弯曲等因素,会使流体在管道运输过程中速度㊁压力发生很大变化,形成分离和回流等,从而导致流体的湍流度不断增加[4]㊂整流器对于速度分布的校正主要包括漩涡㊁局部二次流和速度分布剖面的不对称性三方面[5]㊂仪表的设计和校正是在流体速度充分发展的条件下进行的,流体的扰动会导致系统误差的产生[6]㊂整流是将管道内不规则气流变成规则气流或者是把旋转气流变成直线流动气流[7]㊂此外,在前直管段安装整流器是解决直管段不够的有效途径[8]㊂受到大自然蜜蜂蜂巢结构稳定㊁强度好的启发,提出了一种音速喷嘴法气体流量标准装置稳流结构的优化方案,即蜂窝状组合直管,并对该优化结构进行CFD模拟仿真㊂图1㊀整体装置示意图1㊀稳流原理基于音速喷嘴的气体流量装置以大气作为气源(负压法)或者以压缩气体作为气源(正压法),气体在传输过程中,其流动状态不稳定㊂为了减小对测量的影响,提高流量计的测量精度,需要实现气体稳流㊂目前所采用的稳流方式是在前直管段内增加组合圆管结构,其中组合圆管结构为稳流结构㊂组合圆管结构是由若干个相同直径的圆管焊接组成,如图2所示㊂在气体流入时,气体会被该稳流结构分流,可以有效地使气体稳流,但是该结构还存在着不足之处㊂气体除了从若干个圆管内通过,还会从圆管间组成的缝隙通过,这使得气体通过的截面积不尽相同,仍会导致气体发生非稳定流动,会对流量计的测量带来影响,未能很好地解决气体稳流问题㊂由此,提出了蜂窝状组合直管优化结构㊂蜂窝状组合直管是由若干个相同外接圆半径的蜂窝状直管焊接组成,蜂窝状直管横截面为正六边形,其截面如图3所示㊂蜂窝状组合直管的稳流原理是当气体流入前直管时,气体就会被焊接在前直管的蜂窝状组合直管分成一股股的小气流,由于每个蜂窝状直管的截面积是相等的,则流经每个蜂窝状直管的小气流流量是相同的㊂根据公式Q=Sv,当通过一定流量,截面积减小,则流速会下降,而由于通过的横截面积是相同的,则流速将会在经过稳流结构后逐渐达到稳定㊂㊀图2㊀组合圆管稳流结构㊀图3㊀蜂窝状组合直管截面图2㊀稳流结构流场模拟仿真利用ANSYS中的FLUENT模块对前直管中的流体流动进行模拟仿真㊂首先对组合圆管稳流结构进行建模仿真㊂其中,组合圆管的直径为10mm,长度为20mm,各个圆管焊接在一起,为了方便建模以及考虑到实际焊接时不可能完全保证组合圆管的端面与前直管端面在同一个平面上,故设计组合圆管端面距离前直管端面2mm,则前直管长度为122mm㊂为了验证结构不同对稳流情况的影响,保持其余参数不变,蜂窝状直管的正六边形截面所对应的外接圆直径为10mm,与圆管直径相同㊂表1为二者相关参数对比列表㊂表1㊀组合圆管与蜂窝状组合直管相关参数对比列表mm名称组合圆管蜂窝状组合直管单个直径1010(外接圆)单个长度2020稳流结构端面与前直管端面的距离2020前直管长度122122㊀㊀在Workbench中加入Geometry㊁Mesh和FluidFlow(FLUENT)模块,通过将模型导入Geometry以及利用Mesh划分网格后,将划分好网格的模型导入FluidFlow(FLUENT)模块㊂选择模型为湍流模型中的k⁃epsilon(2eqn),材料选为空气,设置入口边界条件为速度入口,速度为20m/s,出口边界条件为outflow,求解得到组合圆管和蜂窝状组合直管模型仿真流场分布㊂图4为组合圆管模型仿真流场速度云图,图5为蜂窝状组合直管模型仿真流场速度云图,图6为XY轴面板表示的模型流场出口流速大小分布㊂分别选取两个稳流结构出口中心点(0,0,-0 22)与前直管出口中心点(0,0,-1 22),连接两点为中轴线,绘制出该线上的流速变化趋势曲线,如图7所示㊂图4㊀组合圆管模型仿真流场速度云图㊃751㊃第19期万勇等:音速喷嘴法气体流量标准装置的稳流结构优化㊀㊀㊀图5㊀蜂窝状组合直管模型仿真流场速度云图图6㊀模型出口的流速大小分布图7㊀中轴线流速变化趋势图3㊀仿真结果验证与分析由图4(a)所示的组合圆管模型仿真流场轴向横截面速度云图和图5(a)所示的蜂窝状组合直管轴向横截面速度云图可以看出:装有蜂窝状组合直管稳流结构的前直管管内流速分布更加均匀㊂结合图4(b)㊁图5(b)所示的两个模型的出口速度和图6,可以直观地看出装有组合圆管模型出口速度分布范围为12 30m/s,装有蜂窝状组合直管模型出口速度分布范围为16 25m/s,由此可以知道蜂窝状组合直管的稳定流速效果更好㊂由图7得知:在稳流结构中轴线-0 055m处,两个稳流结构模型中的流体流速开始缓慢下降,而蜂窝状组合直管所对应的下降斜率更小,这意味着流体流速更快达到稳定㊂4㊀总结在分析目前音速喷嘴法气体流量标准装置所采用的稳流结构之后,考虑到它的不足之处,提出一种新型稳流结构,通过模拟仿真以及对比两种模型流场各种速度云图和分布图,得到以下结论:(1)安装在相同直径的前直管内,蜂窝状直管的分布比圆管分布更加合理,更加充分地利用了内部面积,使得气体通过的截面积更加均匀;(2)蜂窝状组合直管稳流结构的稳流效果比组合圆管稳流结构的稳流效果更佳,出口流速分布更加均匀;(3)在相同速度入口的条件下,蜂窝状组合直管稳流结构使得流出的流体速度更接近入口速度,这意味着蜂窝状组合直管稳流结构的能量耗损量更少㊂参考文献:[1]李鹏,暴冰,李春辉.浅析音速喷嘴装置中喷嘴间的相互影响[C]//全国流量计量学术交流会,2014:52-56.[2]孙秀良,袁利根,胡志鹏.音速喷嘴法气体流量标准装置的测量不确定度分析[C]//全国工业计量与控制技术交流会,2012.[3]汪欢欢.基于音速喷嘴的气体流量标准装置的研制[D].广州:华南理工大学,2013.[4]朱博垚.整流结构对低压射流喷嘴的特性研究[D].成都:西南交通大学,2015.[5]陈炜刚.气体超声波流量计非理想流场分析与补偿方法[D].杭州:浙江大学,2015.[6]MILLERRW.FlowMeasurementEngineeringHandbook[M].McGraw⁃HillProfessional,1996.[7]李冰,王贵周,汪峰.气体超声波流量计用降噪整流装置的研究[J].煤气与热力,2014,34(12):4-8.LIB,WANGGZ,WANGF.StudyonDenoiseRectifierUsedforGasUltrasonicFlowmeter[J].Gas&Heat,2014,34(12):4-8.[8]葛利俊,张涛,叶佳敏,等.列状多孔整流器在水平浮子流量计中的应用[J].机械工程学报,2006,42(2):183-186.GELJ,ZHANGT,YEJM,etal.ApplicationofScalariformMultipleHoleConditioneronHorizontalRotameter[J].JournalofMechanicalEngineering,2006,42(2):183-186.(责任编辑:张艳君)㊃851㊃机床与液压第46卷。
音速喷嘴法气体流量标准装置

R=287.1
1ci0f6c7d 金世豪
流量检定点,选择音速文丘利喷嘴的流量及数 量。
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
Hale Waihona Puke 喷嘴的质量流量公式:th=500;}"align=middleborder=0>xxxxxxxxxxx xxxxxxxxxx(2)
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
正压喷嘴法和负压喷嘴法气体流量标准装置的比对

正压喷嘴法和负压喷嘴法气体流量标准装置的比对摘要:正压法气体流量标准装置目前在国内比较少见,然而它的测量方法更接近工况时流情况。
本文对于正压法气体流量标准装置的测量结果与负压法气体流量标准装置的测量结果进行了比对,并对结果进行了验证。
关键词:正压喷嘴法负压喷嘴法比对采用一台气体涡轮流量计进行验证,首先分别对正压法气体流量标准装置和负压法气体流量标准装置进行稳流,被检流量计应通气预运行。
通电、预热,按流量计说明书中指定的方法检查流量计参数的设置。
流量计应在可达到的最大流量的70%~100%范围内运行至少5min,待流体温度、压力和流量稳定后,一般在流量计流量范围内,对选定流量点进行试验,每个流量点校准次数应不少于3次。
在第i点第j次测量的被检流量计输出的脉冲量与标准气体流量装置在该点该次测得的标准体积流量之比作为第i点第j次测量的仪表系数。
一、负压喷嘴法气体流量标准装置不确定度评定(1) 重复测量引入的测量不确定度分量重复测量引入的测量不确定度为A类不确定度分量,各流量点测量3次,按贝塞尔公式计算重复性:(2) 标准装置引入的测量不确定度分量标准装置引入的测量不确定度为B类不确定度分量。
根据检定证书,标准装置的扩展不确定度为U rel=0.30%(k=2),此不确定度已经考虑喷嘴、标准装置处压力、标准装置处温度等的不确定度,则(1)(3) 流量计处温度测量引入的测量不确定度分量流量计处温度测量引入的测量不确定度为B类不确定度分量。
根据检定证书,一体化温度变送器的扩展不确定度为:0.1℃(k=2)。
测量时三个流量点的温度平均值均为33.56℃,则:(2)(4)流量计处压力测量引入的测量不确定度分量流量计处压力测量引入的测量不确定度为B类不确定度分量。
根据检定证书,绝压变送器的准确度等级为0.1级,按矩形分布考虑,则(3)则相对扩展不确定度为:(4)取k=2,则:(k=2)(%)二、正压喷嘴法气体流量标准装置不确定度评定(试验压力200kPa)(1) 重复测量引入的测量不确定度分量重复测量引入的测量不确定度为A类不确定度分量,各流量点测量3次,按贝塞尔公式计算重复性:(2) 标准装置引入的测量不确定度分量标准装置引入的测量不确定度为B类不确定度分量。
音速喷嘴法气体流量标准装置临界背压比的确定方法
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音速喷嘴法气体流量标准装置临界背压比的确定方法
李浩
【期刊名称】《中国计量》
【年(卷),期】2010()1
【摘要】负压音速喷嘴法气体流量标准装置作为标准表法流量标准装置。
以其结构简单、无可动部件、准确度高、性能稳定等特点广泛应用于气体流量计的检定、校准工作中。
据不完全统计.我国已建立该类装置50余套,已经成为气体流量量值传递的主要标准之一。
但要使其成为计量标准的前提条件是:装置各个喷嘴使用时必须达到临界流状态.即达到临界背压比。
针对负压法装置前压为大气压.【总页数】2页(P85-86)
【关键词】气体流量标准装置;音速喷嘴;临界;压比;气体流量计;标准表法;性能稳定;校准工作
【作者】李浩
【作者单位】新疆维吾尔自治区计量测试研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TH814;O157.5
【相关文献】
1.涡街流量计在音速喷嘴法气体流量标准装置检定的不确定度分析 [J], 韩啸
2.用音速喷嘴气体流量标准装置测量气体腰轮流量计仪表系数的不确定度评定 [J], 刘鸿滨
3.音速喷嘴法气体流量标准装置的不确定度分析——正压和负压检定装置不确定度比对 [J], 郭秀江;史芳
4.有关音速喷嘴法气体流量标准装置的不确定度探讨 [J], 赵芳
5.负压临界流喷嘴法气体流量标准装置中喷嘴计量段的设计 [J], 杨红涛
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负压机气体标定
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负压机气体标定
负压法音速喷嘴气体流量标定装置音速喷嘴气体流量标定装置本装置采用标准表法进行流量仪表的标定。
装置采用国际标准
ISO9300 中的临界流文丘里喷嘴作为标准表,其工作方式为吸气式、负压标定,以大气作为气源,稳定节能。
整套装置配置由音速喷嘴容器装置系统、真空负压站、数据采集及微机控制系统组成。
一、原理本装置是根据需要标定的最大及最小流量范围由多个文丘里喷嘴组成标准流量装置。
当实验气体经被检表进入容器后音速喷嘴的出口压力之比为一定值时,喷嘴喉部的雷诺一定,则气流通过喷嘴候补的流速恒定,此时即为临界流状态。
根据连续性原理,此时通过被检表的气体质量流量,一定等于通过喷嘴处气体的流量。
选择不同的喷嘴组合,就可以标定不同的流量值。
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负压音速喷嘴流量标准装置介绍负压音速喷嘴是一种常用于流体力学和燃烧领域的关键实验装置,用于测量和研究流体通过喷嘴的流量、速度和压力等重要参数。
它是通过将气体压力降低为负压来实现的,以产生超声速喷流并稳定其流动状态。
在实验室和工业应用中,负压音速喷嘴流量标准装置被广泛应用于气体流量计量和流体动力学研究。
下面将按照列表来详细介绍这一装置。
一、负压音速喷嘴概述
负压音速喷嘴是一种能够产生音速或超音速风速的装置,它采用了特定的结构和设计,通过引入气体负压来引导高速气流通过喷嘴,从而形成高速紊流。
喷嘴的设计和结构决定了其能够实现稳定的超音速流动状态。
二、负压音速喷嘴流量计测量原理
1. 流体力学原理
负压音速喷嘴流量计的工作原理基于负压作用下的流体力学原理,利用负压差引导气体通过喷嘴形成超声速流动状态。
通过测量喷嘴入口和出口的压力差以及流动面积,可以计算出流量。
2. 测量装置原理
负压音速喷嘴流量计由负压系统、流量传感器、控制器和数据采集系统等组成。
其中,负压系统负责产生并稳定负压,流量传感器用于检测流量,控制器根据传感器输出的信号控制负压系统的工作,数据采集系统用于记录和分析数据。
三、负压音速喷嘴流量标准装置的组成部分
1. 喷嘴结构
负压音速喷嘴的关键组成部分是其特殊设计的喷嘴,包括入口截面、过渡段和出口截面等。
喷嘴的结构和尺寸对喷嘴的流量和速度等参数有着重要影响。
2. 负压系统
负压音速喷嘴流量标准装置中的负压系统负责产生和维持需要的负压条件。
负压系统通常由真空泵、负压调节阀和负压传感器等组成,通过控制阀门调节负压大小,同时监测负压值。
3. 流量传感器
流量传感器是负压音速喷嘴流量计的关键组成部分,用于测量流体通过喷嘴的流量。
常用的流量传感器有热式流量计、差压流量计等,根据传感器的输出信号可以计算出喷嘴的流量。
4. 控制器和数据采集系统
控制器和数据采集系统用于控制和监测负压系统以及流量传感
器的工作,并将测量到的数据记录下来。
控制器通常采用微处理
器或PLC等进行控制,数据采集系统则负责记录和保存数据,以
供后续分析和处理。
四、负压音速喷嘴流量标准装置的应用领域
1. 气体流量计量
负压音速喷嘴流量标准装置在气体流量计量领域中得到广泛应用,可以用于校准和验证各种类型的气体流量计。
通过测量喷嘴
流量和压力差等参数,可以计算出气体的流量,从而实现对气体
流量计的准确校准。
2. 燃烧研究
负压音速喷嘴流量标准装置在燃烧研究领域中也有重要应用。
通过调节喷嘴结构和负压条件,可以模拟不同燃烧工况下的流体
流动状态,进而研究燃烧过程中的流体力学特性和传热传质性能。
3. 流体动力学研究
负压音速喷嘴流量标准装置还被广泛应用于流体动力学研究领域。
通过测量和控制喷嘴流量和压力等参数,可以研究流体在超
声速流动状态下的导流特性、剪切力和湍流效应等,从而对流体
动力学行为进行深入研究。
总结:负压音速喷嘴流量标准装置是一种重要的实验设备,用于测量和研究流体通过喷嘴的流量、速度和压力等参数。
其原理是通过负压作用下的流体力学原理实现的,包括喷嘴结构、负压系统、流量传感器、控制器和数据采集系统等组成部分。
该装置在气体流量计量、燃烧研究和流体动力学研究等领域具有广泛应用价值。