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音速噴嘴的原理及標定裝置

       音速噴嘴的原理

       噴嘴的流道或孔徑是逐漸收縮縮小的，最小孔徑的流道部分稱為噴嘴的喉部。如果喉部 以后孔徑是逐漸擴大的圓錐形的流道則稱為文丘里噴管（噴管）。

       對于音速噴嘴和噴管（喉部氣流速度低于音速>，在長期的實踐中已積累了足夠的資料， 亦已標準化。對于亞音速噴嘴或噴管來說，其流量不僅與其上游壓力有關(guān)，也與其下游壓力有關(guān)?在推導其流量公式時，常把上下游的壓力差作為計算流量的信號，其流出系數(shù)的影響因素也多，要提高其準確度是有困難的。

       理論和實驗均證明，當噴嘴的下游壓力與上游壓力之比達到臨界狀態(tài)（對空氣是0.528)時，音速噴嘴或噴管的喉部氣流會達到音速。即便其下游的壓力再下降（意味著下游壓力與上游壓力之比減?。?，其流速（流量）也保持恒定。這種現(xiàn)象在流體力學中稱為壅塞現(xiàn)象。這時流經(jīng)音速噴嘴的質(zhì)量流稱為臨界流量。臨界流量僅與噴嘴入口處介質(zhì)的性質(zhì)(等熵指數(shù)k和氣體常數(shù)R）及熱力學狀態(tài)（溫度和壓力）有關(guān)，而與下游狀態(tài)無關(guān)。氣體流量標準的傳遞就是利用了這一特性。建立起了氣體流量標準裝置。音速噴嘴還可以作為流量標準與被檢流量計串連，進行在線檢定。

       音速噴嘴是根據(jù)需要標定的最大及最小流量范圍由多個音速噴嘴組成標準流量裝置。在相同的時間間隔內(nèi)，氣體連續(xù)的流過噴嘴和被較流量計，由于質(zhì)量守恒，通過噴嘴的質(zhì)量流量和被較流量計的質(zhì)量流量相同，比較兩者的流量值可以確定被較流量計的計量性能。裝置由氣源系統(tǒng)、標準表組件、被檢表、溫度計和壓力計等組成。

音速噴嘴的原理及標定裝置

       音速噴嘴標定裝置

       氣體音速噴嘴裝置由以下部分組成：

       1、3臺羅茨風機（二臺2220m3/h與1臺1440m3/h），總裝機容量達到6000m3/h

       2、1臺60m3/h的空氣壓縮機，配置溫壓緩沖罐，以保證裝置中氣動夾表器、氣動閥門的動力保證。

       3、裝置設計電總功率為185kw，動力配電采用變頻器氣動方式，以保證真空度的恒壓控制。

       4、基本管路采用304不銹鋼材料，以確保氣體的潔凈和裝置的耐用。五路檢定管徑分別是：DN50DN100DN150DN200/DN300

       5、超音速噴嘴采用316L不銹鋼加工，并由中國計量院出具檢定證書。

       6、控制系統(tǒng)構(gòu)成：以上位機（PC機）和下位機（高性能單片機）為核心完成流程控制設備的開關(guān)、信號采集、數(shù)據(jù)處理、打印儀表檢定報告及檢定證書。

       它的特點包括：

       1、噴嘴結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、易于復制和檢驗，其流出系數(shù)的不確定度≤0.2％。

       2、裝置結(jié)構(gòu)緊湊，重復性和可靠性好。

       3、裝置在工作時，根據(jù)流量大小可以自由組合多個噴嘴，因此測量范圍寬。下限為2.5m3/h，上限在裝置最大流量以下選定。

       4、采用精度較高的溫度變送器和差壓變送器，并且對測量數(shù)據(jù)采用多次平均法，進一步保證所采集數(shù)據(jù)的準確性。

       5、在流量檢定過程中，采用了先進的脈沖插值技術(shù)進行脈沖計數(shù)，充分保證所測流量脈沖的準確性。

       6、自由選擇流量計檢定的檢定時間、檢定體積、流量點數(shù)、檢定次數(shù)等，極大方便用戶操作。