临界文丘里喷嘴法是一种基于气体在喉部到达音速时构成临界流形态的高精度流量测量方法,其设置要求需严厉遵照构造、工况及环境标准,中心要点如下:
一、临界流断定条件
1.压力比控制
喷嘴上下游压力比(背压比)必需≤0.84(空气介质)方可到达临界流形态,此时流量仅由下游滞止压力决议,与下游压力有关。
最大允许背压比:
无分散段喷嘴:背压比≤0.5(压力损失约50%)
带分散段文丘里喷嘴:背压比可达0.8–0.9(压力损失明显降低)。
实践使用中需实时监测背压比,低于阈值时零碎触发报警。
二、构造参数要求
1.喉部几何精度
喉部直径测量误差需≤±0.05%,加工需满足ISO 9300外表光洁度要求(Ra≤0.4μm)。
喉径适用范围:惯例3.5–25.9mm,超小喉径(如MEMS喷嘴)需额定验证低雷诺数特性。
2.分散段设计
分散段可进步背压比(降低压力损失),但长度需适配喉径:
小喉径分散角≤°以防流态别离
大喉径:分散段长度与喉径比≥。
三、装置条件要求
1.管道规划
下游直管段:≥倍管径(5D),且距喷嘴5D内无管壁搅扰;大空间装置时(如储罐出口)可豁免直管段。
排泄孔设置:直径<0.06D,位于下游取压口前>1D处,防止测量时流体走漏]。
2.密封与清洁
管道内壁需无颗粒物残留,单相流条件下运转避免冷凝影响。
四、环境控制
实验室环境
温度控制:(±)℃;相对湿度≤75%。
介质要求:气体电导率>5μS/cm(电磁兼容性),否则需改用超声式。
五、系统集成与验证
1.喷嘴组并联设计
多喷嘴并联时需配置滞止容器均衡压力,流量范围掩盖8–2704m³/h(如DN300零碎)。
自动切换逻辑:依据设定流量值联动气动阀选择喷嘴组合。
2.检定与不确定度
流出系数校准:每2年送检至国度基准(如PTB德国物理技术研究院)。
稳定性验证:
重复性误差≤0.22%(6MPa压力下测试)
扩展不确定度≤0.30%(k=2)。
关键操作流程
1.启动临界流:
开启真空泵降压至背压比≤0.84 → 监测流量波动(喉部马赫数=1)→ 锁定调节阀。
2.湿度修正:
按GB/T 21188公式修正空气湿度影响(RH为实践相对湿度)
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