一、常规气体(满足临界流条件即可)
1.空气及惰性气体
空气:最常用工质,临界压力比0.528(20℃),需控制湿度(ψ≤75%)避免水汽凝结影响流场。
氮气/氩气:惰性特性防止化学腐蚀,常用于精细标定(如半导体行业),气体常数R需修正。
二氧化碳:需注意高温凝结(临界压力比降至0.46),入口温度需>10℃。
2.燃气类气体
天然气:需配置在线组分分析仪静态修正气体常数(R=518 J/kg·K±5%),应对甲烷含量动摇。
液化石油气(LPG):气相形态可测,但需预热至40℃以上避免重组分液化。
人工煤气:含氢气体需验证临界压力比(H₂临界比≈0.528),构造需防氢脆处置。
3.工业进程气体
氧气:需禁油处置并控制流速(防爆燃),喷嘴材质选用316L不锈钢。
氦气:超低声阻抗特性(音速1007 m/s),需高频压力传感器捕获瞬态流。
二、特殊气体的适应性限制
气体类型 | 技术妨碍 | 解决方案 |
湿饱和气体 | 凝结液滴毁坏临界流态 | 加装前置干燥器,湿度控制≤45% |
腐蚀性气体 | 喉部涂层剥落招致Cd值漂移 | 喷涂碳化钨涂层(耐HCl/H₂S) |
多相流气体 | 颗粒物梗塞喉部(如煤气粉尘) | 添加10μm精细过滤器 |
高温气体 | 资料冷脆(如液氮气化) | 选用奥氏体不锈钢(-196℃韧性保证) |
三、测量前提与校准要求
1.临界流态保证
必需满足 Pb/P0≤临界压力比 (空气0.528,其他气体需计算)。
2.参数静态补偿
实时监测温度(±0.1℃)、压力(0.05级变送器),并修正气体常数R和比热比γ。
3.活期标定溯源
喷嘴喉径每5年激光干预复检(公差±0.05%),流出系数Cd需在国家级实验室标定。
总结
音速喷嘴实际上可测一切满足理想气体假定的单相流体,实践使用聚焦于空气、天然气、惰性气体及惯例工业气体。对腐蚀性/多相流等特殊气体,需经过资料改性、预处理零碎及参数静态修正完成牢靠测量,其核心技术在于临界状态的稳定性控制与气体物性的精准溯源。
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