作业二：音速喷嘴标准装置设计
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。
临界流文丘利喷嘴气体流量标准装置作业指导书
1 概述1.1 主要计量标准器的工作原理、技术参数 该标准的工作原理是：根据气体动力学原理，当气体通过音速喷嘴时，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（音速）。
流过喷嘴的气体质量流量也达到最大值m q 。
此时m q 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。
本装置由主机部分、被检流量计检定台位、动力系统、计算机测控系统、辅助系统等部分构成主要计量标准器技术参数。
音速喷嘴式气体流量标准装置：测量范围（1~4000）3/m h ；准确度等级为±0.33%。
2 环境要求见JJG633-2005《气体容积式流量计》4.2.1检定温度：-10℃ ~40℃4.2.2大气压力：（86~106）kPa4.2.3相对湿度：≤932.1 流量计最大允许误差3 重复性流量计的重复性应不超过最大允许误差的1/33.1流量计应在1.1倍的公称压力下不漏气4 通用技术要求4.1外观4.2检定标记流量计应具有可靠的检定保护标记或检定封印。
4.3流向标记对于指示装置只有一个流动方向有确定读数的流量计应有箭头表示此方向。
4.4表盘标记制造许可证、制造厂、编号、生产日期、最大流量、最小流量、型号规格、最大工压力、温度范围等等要清晰。
5（流量计）检定/校准步骤在以下测量过程中观察各计量标准器及相关配套设备的工作状况，确认良好后才能开展检定/校准项目，如有异常情况发生立即停止相关工作，做好记录，并报有关负责人处理。
1、外观检定2、密封性试验2、示值误差检定3、重复性检定5.1具体操作步骤：1.合上电柜电闸，打开主机箱和移动机箱电源。
2.打开电脑，双击打开“美捷测试_音速喷嘴”软件，点击“检测”，观察当前温度，压力等显示是否正常，一切正常后开始下一步工作。
3.首先对所检定的流量计进行外观检查，看流量计是否有破损，流量计显示仪表通电是否正常，合格后，对铭牌信息进行登记，如：型号、编号、生产厂家、口径、流量范围等，登记完毕后根据不同的流量计确定检定方式，如三线制、摄像头等。
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
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，
作业二：音速喷嘴标准装置设计
qmax ln( 1) qmin n ln 2
6
音速喷嘴数量确定
qmax ＝19000 / 25 760 qmin ln(760 1) n 9.57 10 ln 2
2016/10/12 7
喷嘴喉部直径确定
P0 qm AC RT0
2 K 1
2016/10/12
1 2 m
8
喷嘴喉部直径初步确定
d1 0.02782 (25 / 3600) d 2 0.02782 (50 / 3600)
1 2 2 1
2.32mm 3.28mm
2 2
1
d 3 0.02782 (100 / 3600)
4.64mm 6.56mm 9.27mm 13.11mm
2016/10/12
2
设计技术指标(大作业)
• • • • • • • • • • 试验管道公称直径： DN＝25-300mm 流量范围： qm＝1-10000kg/h 滞止压力（绝对）： p＝0.1MPa 滞止温度：293K（干燥空气） 装置准确度± 0.5％ 负压法 流出系数C的不确定度 0.1% 采用温度、压力变送器测P0，T0 d的测量不确定度 0.05% 选型：对温度和压力变送器进行选型，确定量程及精度
2 2 2 1
d 4 0.02782 (200 / 3600) d 5 0.02782 (400 / 3600) d 6 0.02782 (800 / 3600)
1 1 1
2 2 1
d 7 0.02782 (1600 / 3600) d 8 0.02782 (3200 / 3600) d 9 0.02782 (6400 / 3600)
负压音速喷嘴流量标准装置介绍
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。
标准喷嘴的设计标准是什么
标准喷嘴的设计标准是什么喷嘴是一种常见的流体控制装置，广泛应用于化工、石油、冶金、食品加工等领域。
标准喷嘴的设计标准是非常重要的，它直接影响着喷嘴的性能和使用效果。
在设计标准方面，主要包括喷嘴的材料选择、结构设计、流道形状、喷嘴流量系数等方面的要求。
首先，喷嘴的材料选择是设计的重要方面之一。
喷嘴通常需要能够承受高温、高压、腐蚀等恶劣工况，因此材料的选择至关重要。
常见的喷嘴材料包括不锈钢、碳钢、合金钢、陶瓷等。
不同工况下需要选择不同的材料，以确保喷嘴的稳定性和耐久性。
其次，喷嘴的结构设计也是设计标准中的重要内容。
喷嘴的结构设计需要考虑到流体的流动特性、压力损失、喷嘴的耐磨性等因素。
合理的结构设计可以有效地改善流体的流动状态，降低能量损失，提高喷嘴的效率和稳定性。
另外，喷嘴的流道形状也是设计标准中需要考虑的重要因素。
不同的流道形状会对流体的流动状态产生影响，直接影响到喷嘴的出口速度、雾化效果等性能指标。
因此，在设计喷嘴时，需要根据具体的使用要求选择合适的流道形状，以确保喷嘴的性能达到设计要求。
此外，喷嘴的流量系数也是设计标准中需要重点考虑的内容之一。
流量系数是衡量喷嘴性能的重要指标，它直接影响着喷嘴的流量、出口速度等参数。
在设计喷嘴时，需要根据具体的使用要求和流体特性选择合适的流量系数，以确保喷嘴的性能能够满足实际的工程需求。
综上所述，标准喷嘴的设计标准涉及到材料选择、结构设计、流道形状、流量系数等多个方面。
合理的设计标准可以有效地提高喷嘴的性能和使用效果，确保其在实际工程中能够稳定、高效地运行。
因此，在设计喷嘴时，需要充分考虑这些设计标准，以确保喷嘴能够满足实际的工程需求，发挥最佳的效果。
音速喷嘴气体流量标准装置介绍及误差分析探讨
音速喷嘴气体流量标准装置介绍及误差分析探讨５、根据检定流量点选择真空泵的台数。
６、检定流量计时，需确定流量计所需的工作电压，并将信号转换柜上的输出工作电压调到相应值。
正确连接被检表脉冲发讯器，三线切勿接错。
７、按操作要求启动计算机数据采集和处理系统，并进行系统自检。
若需要，更新或修改系统基础数据。
８、在系统的提示下，输入检定所需参数。
其中包括被检流量计名称、型号、编号，空气相对湿度，检定流量测试时间、检定点、每点检定次数等。
９、打开气源系统，使空气流进入装置。
计算机控制或手动操作逐步打开所选临界流喷嘴，进入第一个流量点的检定。
ｌＯ、经过２分钟稳定后，按检定开始健，系统自动进入过程检测。
待达到预置的检定时间或检定体积后，系统自动或手动控制完成该次检定，同时计算和显示检定结果。
在检定结果中，所需要的数据有检定流量、检定体积、检定时间、流量计脉冲、流量计压力、流量计温度、喷嘴压力、喷嘴温度等，各个数据之间的关系原理图如图２：图２，Ｐ，：流量计处的压力瓦：流量计处的温度Ｑ，：通过被检流量计的气体体积流量岛：音速喷嘴处的压力?瓦：音速喷嘴处的温度Ｑ：：通过喷嘴的气体体积流量脉冲是由被检流量计所发出的，它代表流过被检流量计的体积数。
根据气态方程生手鱼：生手丝，因为各个参数已知，所以可以通过气态砉程莱得１Ｑ。
，结合检定时商即可求得检定体积，即检定体积＝检定时间×Ｑ。
，然后根据Ｋ＝踹求得仪表系数。
仪衾系数表示通过流量计的单位体积流量所对应的信号脉冲数，它是脉冲信号输出类型流量计的一个重要参数。
在此基础上可依据仪表系数求得示值误差和重复性误差等，从而判断检定的流量计是否合格。
三、测量不确定度评定．Ｉ、本装置为组合音速喷嘴，流体介质为空气，不确定度分析见下表：，７２２００６年全国流量测量学术交流会论文集音速喷嘴流量标准装置测量不确定度一览表输入量的标准不确灵敏度系序号符号来源ｃ，（ｘｉ）ｌＵ，（ｘ；）／％定度Ｕ，（Ｘｉ）／％数ｃ．（Ｘｉ）１Ｃ流出系数０．０８２％１０．０８２２Ｐｓ喷嘴前滞止压力０．０４３７％１Ｏ．０４３７３Ｔｓ喷嘴前滞止温度０．０３１７％一０．５—０．０１５８４Ｔｍ被检流量计温度０．０３１７％一１—０．０３１７５Ｐｍ被检流量计压力０．００３８４％ｌ０．０３８４６ｔ计时器Ｏ．０００５３１％ｌ０．０００５３１合成标准不确定度０．１０７％，扩展不确定度０．２１３％，ｋ＝２．Ⅱ、不确定度分量‘１、临界流函数及气体常数的不确定度由于音速喷嘴的检定也是在空气介质下进行的，４，Ｃ宰及Ｒ的值相同，因此可以忽略此二项不确定度。
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。
负压法音速喷嘴气体流量标准装置的设计
图 １ 气 体 流 量 标 准 装 置 的分 类
Ｊ
—
７
～
—
—
— ～
音速喷嘴（ 又称临界流喷嘴 ） 是按 照一定 的几何结 构设计 的， 其结 构如图 ２所示 ， 孔径最小 的部 分称为喉 部 。其 中 为音速喷嘴的上游入 口滞止压力 ， Ｐ 为音速 喷嘴的下游出口压力 ， 称 比值 为背压 比。对于音速喷
Ｔｈ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｎｏ ｚ ｚ ｌ ｅ Ｇａ ｓ Ｆｌ ｏ ｗ Ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ
Ｄｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｗｊ ｔ ｈ Ｎｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ
② 稳压 系 统 ： 主要 由汇流管 、 滞 止容 器等 构成 ； ③ 标准 器 系统 ： 由音 速 文丘 里喷 嘴组 、 调节 阀 ；
进 行控 制 ， 通过设 置 流量点 来选 择挡 板 阀的组 合 。
‘ ⑤ 系统管理模块 ： 协 调处理 系统各部分功能 ， 提 供 检定应用程序框架管理 ， 实现装置相关参数的修改、 保存 和调用 ； 区别被检流量计的类型 ； 启动系统检定工作。
备， 定义变量 ， 建立动画连接 ， 运行和调试。 ① 定 义画面 ： 在 电脑 操 作 界 面 上展 现 的 现 场装 置 的
模 拟结 构简 图 ； ②定 义设 备 ： 组态 王 把 那 些需 要 与 之 交 换 数据 的设 备或 程 序都 作 为外 部 设 备。外 部设 备 包 括 ： 下 位 机
⑥菜单交互模块 ： 包括操作菜单 和菜单分支 ， 常常一个 操作菜单下又有几个菜单分支 ， 节省 了操作界 面空 间。
⑦ 数据库接 口模 块： 可 以对数据记 录类型进行 设 置， 同时允许添加、 删除和打印输出数据记 录， 同时支持
正压法音速喷嘴标准装置气源系统设计
1365
体流量 标 准 装 置，其 结 构 仍 然 选 用 负 压 法。流 量 范 围 2 ～ 5 600 m3 / h，装置不确定度约为 0． 08%［4］。
而对于正压法，由 于 正 压 法 投 资 及 运 行 费 用 远 高 于 负压法，对气源的要求比较高，为了保证检定点的流量稳 定性，需要复杂的压力调节系统，达到满意的效果难度较 大［5］，制约了它的广泛使用。例如日本国家计量研究所， 使用正压法建立了一套小流量标准装置，质量流量范围 为 10 mg / min ～ 100 g / min。装置可用流量范围很小，对 于常规流量则无法保证压力稳定。但是由于多数流量仪 表工作压力高于当地大气压力，因此，正压法标准装置能 够更好地检定被检仪表； 并且由于被检表处压力可调，正 压法装置可用于研究气体压力和密度变化对流量仪表性 能的影响［6］。鉴于以上优点，正压法仍然有较高的研究 价值。
2． 2 总体方案
通过以上分析，正 压 法 音 速 喷 嘴 标 准 装 置 气 源 系 统 设计主要包括以下两方面： 气源及压缩气体净化系统、气 源稳压系统［9-12］。标准装置基本结构如图 2 所示。
图 1 音速喷嘴结构图 Fig． 1 Structure of the sonic nozzle
根据气体动力学原理，对于音速喷嘴而言，存在一个
摘 要： 为提高正压法音速喷嘴标准装置压力和流量稳定性能，提出了正压法气源系统设计的方法，设计包括气源及压缩气体 净化系统，以及气源稳压系统。针对空压机出口气体特点，净化系统采用水冷型后置冷却器、高效除油器、精密过滤器、冷干机 及吸干机组合的方式，并合理选择净化系统各部分参数，使得压缩空气达到 － 65 ℃ 左右的压力露点。系统采用自力式调压阀 与稳压罐实现稳压功能，并用各个参量评估系统压力、流量稳定性能指标。最后通过实验验证设计效果，结果表明在同一流量 点，滞止压力稳定性可以保持在 0． 2% 以内，流量控制在 0． 03% 以内，可以满足气体流量的检定需求。 关键词： 音速喷嘴； 正压法； 气源； 净化系统； 稳压系统 中图分类号： TH814 文献标识码： A 国家标准学科分类代码： 460． 4030
音速喷嘴 (2)
音速喷嘴介绍音速喷嘴（Sonic nozzle）是一种重要的流体控制装置，在各种工业应用中广泛使用。
它通过构建一种特殊的流道来实现流体的加速和减速，以达到特定的流量控制目的。
本文将详细介绍音速喷嘴的原理、结构以及应用领域等内容。
原理音速喷嘴基于伯努利定理和连续性方程，通过合理设计的流道使流体在喷嘴中加速，并达到音速。
伯努利定理描述了流体在静态压力、动能和重力势能之间的平衡关系。
在音速喷嘴中，当流体通过收敛段时，由于喷嘴截面逐渐缩小，流速逐渐增大，同时静态压力逐渐降低。
当流体到达喉部时，流速达到声速，此时静态压力降到最低值。
在扩散段，喷嘴的截面逐渐增大，流速逐渐减小，同时静态压力逐渐恢复。
结构音速喷嘴的结构包括收敛段、喉部和扩散段三个部分。
收敛段为流道逐渐收缩的部分，喉部为流道的最窄部分，扩散段为流道逐渐扩大的部分。
收敛段的设计可以使流速逐渐增加，形成高速流动。
喉部的设计是为了达到声速，通过调整喉部的尺寸可以控制喷嘴的流量。
扩散段的设计是为了使流速逐渐减小，同时静态压力逐渐增加。
应用领域航空航天领域音速喷嘴在航空航天领域有着广泛的应用。
例如，在喷气发动机中，音速喷嘴可以用于控制燃油的喷射速度，实现对喷气发动机推力的精确控制。
同时，音速喷嘴还可以用于导弹和火箭的喷嘴设计，以提高推进系统的效率和性能。
化工行业音速喷嘴在化工行业中也有着重要的应用。
例如，在炼油厂中，音速喷嘴可以用于控制油品的流量和压力，确保生产过程的稳定性和安全性。
此外，音速喷嘴还可以用于化工反应器中的流体喷射和混合等过程，提高反应效率和产品质量。
实验室研究音速喷嘴在实验室的流体实验研究中也经常使用。
例如，在流体动力学实验中，音速喷嘴可以用于产生高速气流，用于测量和研究气流的性质和行为。
此外，音速喷嘴还可以用于气体分离和精细加工等实验研究中，提供精确的流体控制和调节。
总结音速喷嘴是一种重要的流体控制装置，通过合理设计的流道实现流体的加速和减速。
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。
全自动音速喷嘴标准装置设计方案
全自动音速喷嘴标准装置设计方案一、任务的提出流量仪表标准装置的水平在一定程度上体现了企业仪表的发展水平。
现有的大流量音速喷嘴标准装置因为流量小（最大2700m3/h）、操作不便、精度低，已经不能适应产品发展的要求。
因此确定设计一套“全自动音速喷嘴标准装置”，以满足生产和用户的需要。
二、任务的性质及主要技术要求音速喷嘴作为流量标准装置以其重复性好、精度高而得到广泛应用，而且音速喷嘴的应用技术非常成熟，在国际上是公认的。
目前国内和国际上一部分大型标准装置采用的都是音速喷嘴。
主要技术要求：1.被校表口径范围：DN20～DN3002.被校表流量范围：（1.2～6500）m3/h3.校验用介质：空气4.要求系统精度：0.25或0.5级5.自动化水平：全自动三、设计的依据及设计方案1.设计依据1）余姚仪表厂可提供高精度音速喷嘴2）中国计量院可进行标定并出具权威性检定证书3）音速喷嘴的临界条件：P2/P1（背压比）≤0.5284）本任务书的技术要求2.设计方案的选择根据我厂实际情况和校验的准确性、连续性、快捷性的要求，拟采用音速喷嘴法和标准表法相结合。
所谓音速喷嘴法和标准表法相结合即在通常情况下采用标准表对出厂流量计进行校验，再定期用音速喷嘴校验标准表，以保证标准表的准确度及标准的正确溯源；在大流量、小流量、高精度时直接用音速喷嘴校验。
也就是音速喷嘴即可作为传递标准校验标准表，也可以直接校验出厂流量计。
同时用标准表发也弥补了音速喷嘴不能连续校验的不足，又可以提高测量速度。
在设计过程中考虑到贸易计量对仪表精度要求较高，一般为1或1.5级，所以音速喷嘴的系统精度为0.5级，直接用音速喷嘴校验出厂仪表最高精度为1级，完全可以满足贸易计量的需要。
在设计中对音速喷嘴的安装及校验工作台留有裕度，以便于当量程和口径扩展时，可以改进。
并且只要严格控制音速喷嘴及温压传感器的精度，还可以继续提高系统精度，以备后用。
3.功能简述此系统除了精度和测量范围能够满足要求外，能够标定标况体积流量、工况体积流量和质量流量，能够适应企业产品多功能、多样化的需要。
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
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
18.55mm 26.22mm 37.09mm
2
1 1
d10 0.02782 (12800 / 3600)
52.45mm
9
喷嘴喉部直径初步确定
• 上述结果不是唯一的，完全可以有另外 的计算来覆盖技术指标中的流量范围。 • 如令qmin＝20kg/h，则流量系列为20，40， 80，160，320，640，1280，2560，5120， 10240这样10个数据。一样可以覆盖到 19000kg/h的最大流量。 • 计算得到10个喷嘴的喉部直径为：
2016/10/12 10
喷嘴喉部直径初步确定
d1 0.02782 (20 / 3600) d 3 0.02782 (80 / 3600)
1 2 2
2.07mm 2.93mm 4.15mm
d 2 0.02782 (40 / 3600)
1
1
2 1
d 4 0.02782 (160 / 3600) 2 5.86mm d 5 0.02782 (320 / 3600) d 6 0.02782 (640 / 3600)
1 1 2 2 1
8.29mm 11.73mm
d 7 0.02782 (1280 / 3600) 2 16.59mm d 8 0.02782 (2560 / 3600) d 9 0.02782 (5120 / 3600)
2016/10/12
1 1 2 2
23.46mm 33.18mm
2016/10/12 5
音速喷嘴数量确定
• 上述可知，音速喷嘴流量系列是一等比级数，公比 为2， n项流量之和等于最大流量qmax 。所以：
qmin 2qmin 2 qmin (2 1) qmax
n
n 1
qmin qmax
n
qmax ，2 1 qmin
2016/10/12
K 1 2( K 1)
K＝0.68473
P0 2 P0 qm AC ＝ d C RT0 4 RT0
1 1 4qm RT0 1 4 287.1 293 2 2 d [ ]2 ＝[ ] qm 5 CP0 0.99566 0.68473 7 10
0.02782q
• 上述计算是正压法音速喷嘴装置的数据， p0有0.7MPa，流通能力较强； • 如果是负压法，则流通能力没有这么大， 要达到该设计流量，要用更多的喷嘴并 联才能完成。
2016/10/12
16
负压法装置流通能力
P0 2 P0 qm AC ＝ d C RT0 4 RT0
1 1 4qm RT0 1 4 287.1 293 2 2 2 d [ ] ＝[ ] qm 5 C P0 0.99566 0.68473 1 10
3
2016/1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。
2016/10/12 4
2016/10/12
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？
2016/10/12
13
解：
qmax ＝19000 /1 19000 qmin ln(19000 1) n 14.2 15 ln 2
2016/10/12
2
设计技术指标(大作业)
• • • • • • • • • • 试验管道公称直径： DN＝25-300mm 流量范围： qm＝1-10000kg/h 滞止压力（绝对）： p＝0.1MPa 滞止温度：293K（干燥空气） 装置准确度± 0.5％ 负压法 流出系数C的不确定度 0.1% 采用温度、压力变送器测P0，T0 d的测量不确定度 0.05% 选型：对温度和压力变送器进行选型，确定量程及精度
2016/10/12
1 2 m
8
喷嘴喉部直径初步确定
d1 0.02782 (25 / 3600) d 2 0.02782 (50 / 3600)
1 2 2 1
2.32mm 3.28mm
2 2
1
d 3 0.02782 (100 / 3600)
4.64mm 6.56mm 9.27mm 13.11mm
1 2
d10 0.02782 (10240 / 3600)
46.92mm
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。
0.0736q
1 2 m
2016/10/12
17
qmax ln( 1) qmin n ln 2
6
音速喷嘴数量确定
qmax ＝19000 / 25 760 qmin ln(760 1) n 9.57 10 ln 2
2016/10/12 7
喷嘴喉部直径确定
P0 qm AC RT0
2 K 1
2016/10/12
14
• 令qmin＝1kg/h，则流量系列为1，2，4， 8，16，32，64，128，256，512，1024， 2048，4096，8192，16382这样15个系 列数据。 • 将这些流量值待入计算喉部直径的公式， 就可得到15个喷嘴的喉部直径。
2016/10/12
15
注意事项：
音速喷嘴工艺设计计算
• 音速喷嘴数量确定：
– 管径范围： DN25、40、50、80、100、150、 200、250、DN300九种 – 流量范围：qmin= 25kg/h， qmax= 19000kg/h – 第2、第3直至第n个喷嘴的流量，分别使其为2 qmin ，4 qmin ， 8qmin， … 2n-1qmin ，n是喷嘴个 数。 – n个喷嘴的流量之和应是最大流量。
音速喷嘴标准装置设计依据
• 设计依据：
– ISO9300：2005 Measurement of gas flow by means of critical flow Venturi nozzle – JJG620-1994 临界流流量计 – JJG643-2003 标准表法流量标准装置 – JJG619-2005 pVTt 法气体流量标准装置
2 2 2 1
d 4 0.02782 (200 / 3600) d 5 0.02782 (400 / 3600) d 6 0.02782 (800 / 3600)
1 1 1
2 2 1
d 7 0.02782 (1600 / 3600) d 8 0.02782 (3200 / 3600) d 9 0.02782 (6400 / 3600)