音速喷嘴(临界流喷嘴)的流量测量原理基于气体动力学中的临界流特性,经过准确控制喉部流速完成高精度计量。其中心原理及技术要点如下:
一、临界流构成机制
1.文丘里效应与临界流形态
当气体流经膨胀-扩张型喉部时,截面积减小招致流速添加。喉部流速到达外地音速时构成临界流形态,此时下游压力变化不影响流量,流量仅由入口滞止压力(0)和温度(T0)决议。
2.临界压力比约束
临界流需满足下游/下游压力比 ≤0.528(标准值),低于此值则临界状态生效,流量公式不成立。需实时监测压力比确保测量有效性。
二、中心测量参数的补偿技术
1.温度压力同步采集
滞止压力 P0:采用0.05级压力变送器,装置于喷嘴下游≥5D直管段处;
滞止温度 T0:铂电阻(Pt100)置于气流中心,±0.1℃校准。
2.特殊工况修正
含湿气体:引入湿度修正因子 HH,计算饱和水蒸气分压影响;
低温环境:-30℃时启用RTD传感器实时补偿气体膨胀系数。
三、技术优势与使用适配
1.抗干扰性强,临界流形态下下游扰动不影响流量,工业现场动摇管路
2.宽量程掩盖,多喷嘴并联静态扩展(0.016–160m³/h), G1.6-G25燃气表检定
3.无机械磨损,316L不锈钢构造,无活动部件,腐蚀性气体(Cl₂/H₂S)
五、精度保证要点
1.喉部几何精度
喉部直径公差需≤±0.05mm,外表粗糙度 Ra≤0.8μm(电解抛光),防止湍流损耗。
2.定期标定要求
流出系数 C 每2年复检,喉部直径磨损>0.05mm即报废;
温度/压力传感器年检,契合ISO 17025规范。
总结
音速喷嘴经过锁定喉部音速临界点,结合高精度参数补偿模型,完成±0.3%扩展不确定度(k=2)的流量测量。其优势在于物理原理的稳定性,但需严厉保证几何精度与工况参数监测。
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