喷嘴流量计原理应用

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1、喷嘴流量计原理应用　　随着油气田的开发,高压气体的输送和高压家计量研究所以及我国的计量研究院等对临界流大流量气体流量的测量,需要大量的流量仪表和喷嘴作了系统研究,现已为ISO采纳为国际标准[1]标准装置,临界流喷嘴流量计在解决高压大流量ISO9300L气体流量计量问题中起到了重要作用,并得到了但是,在临界流喷嘴的实际应用中,人们往往广泛应用L20世纪70年代以来,英国国家工程实不能正确掌握使用方法而引起误差L使用流量公验室、法国煤气公司、英国煤气公司工程研究所、式时不能正确理解某些物理量的意义及使用单美国国家

2、标准局、Colorado工程研究所、日本国位,尤其是临界流函数中的参数应用,从而造成数量级概念的错误LRZR-1M为通用气体常数(8.314kJõkmolõ-1K),M为气体分子量Z实际上,K和R都为流体1　临界流喷嘴的结构及工作原理物性参数,所以,没有必要将R分离出代表物性参我们已经知道,当气体流经一个渐缩喷嘴时,数的临界流函数

3、122(K-1)力PC时,通过喷嘴的质量流量将达到最大值qmax,<3=K+1K(2')此时喷嘴出口的流速已达到当地音速aZ如果继式(1)表示流经喷嘴的质量流量仅与喷嘴入续降低下游端压力P2,通过喷嘴的质量流量将不口处介质性质(K、R)及热力学参数(P0、T0)有再增加,(如图1所示),流速也保持音速不变Z我关,而与下游状态无关Z也即,当下游压力P2下降们将喷嘴出口的流速达到音速的压力PC称为临到临界压力以下时,即使有所变动,通过喷嘴的质界压力,PCöP0称为临界压力比,此时通过喷嘴的量流量也保持恒定Z由气体

4、动力学可知,临界压力流量称为临界流量Z比PKöK+1,例如对于空气,常温CöP0=(2öK+1)下K=1.4,PCöP0≈0.528Z显然,这样的压力降(也即压力损失)对于某些系统是不能允许的Z为了减小临界流喷嘴的压力损失,近年来国内外较常用的结构是出口带扩压管的临界流文丘利喷嘴Z它可以使部分压力得到恢复,从而减小临界流喷嘴的压力损失Z目前较佳的结构已可以使图1　音速喷嘴的结构和流量特性喷嘴前后的压力比P2öP0上升到0.9左右Z下面以临界流文丘利喷嘴为例来讨论临界流喷嘴Z这里http://www.yhck8

5、8.com/进行帮助。由图1可以看出,只要使喷嘴出口的压力P22　临界流喷嘴的流出系数小于PC,那么,即使P2有所变动,通过喷嘴的流量也将保持为临界流不变Z所以,我们可以利用临式(1)表示的质量流量只是符合假设条件时界流喷嘴的这种“恒流”特性来标定气体流量计Z的理论流量,但是临界流喷嘴实际工作时的条件为了简化问题,其流量公式可以从简化的流体力与上述假设的条件是有差距的Z例如通过临界流学模型(理想气体,一维,定常及等熵流)推导出喷嘴的气体并非理想气体,其流动也并非真正的来,然后加以系数修正求得实际流量Z一维定常

6、等熵流等因素的影响,使得通过临界流由连续性方程和理想气体一维定常等熵流的喷嘴的实际流量将小于式(1)计算得到的流量Z假设可得,质量流量为此,我们引进流出系数C来进行修正Z这样,通K+11过临界流喷嘴的实际质量流量qm为AtP022(K-1)K2qm==

7、At为喷嘴喉部面积Z有时,质量流对由于理论模型的简化而产生的理论质量流量偏量公式也表示成差进行修正Z所以,流出系数是临界流喷嘴的一个qm=<3AtP0öRT0=<3AtP0öRMT0öM非常重要的参数,国际上各流量实验室之间应相(1')互比对[2]Z流出系数C的准确度实际上就表示了<和<3的差别如式(2)所示Z它们相差一临界流喷嘴本身的准确度Z确定临界流喷嘴的流出系数一般有以下3种试验介质为空气或其它少数气体,如氮、氦、氩方法:等),临界流函数可由式(2)计算,它表明按照理①应用基本的物理定理,列出数学方程式

8、,想气体及K和R为定值来计算有足够的精度Z例用理论的方法求解而得到流出系数Z如常温常压下的空气,K=1.4,R=287.05则②用测定内部流场或外部流场的方法计算K+122(K-1)K<==0.040415,出通过喷嘴的实际流量,从而确定流出系数ZK+1RK+1③总特性的测量,即在气体流量标准装置上22(K-1)<3=K=0.68473进行总特性试验,标定出流出系数ZK+1但是现场条件可能很大地偏离