流量测量临界流文丘里喷嘴的进展

　　1990年国际标准化组织(ISO)颁布国际标准ISO9300《临界流文丘里喷嘴测量气体流量》,它奠定了临界流文丘里喷嘴(亦称音速文丘里喷嘴或音速喷嘴)作为流量测量检测件的历史地位,在标准中两种标准节流件圆环喉部文丘里喷嘴和圆筒喉部文丘里喷嘴得到了认可。节流件结构形状的标准化意义重大,20世纪30年代标准节流装置(孔板、喷嘴和文丘里管)结构标准化,它翻开了标准节流装置研究开发新的一页,从此对标准节流装置的试验研究国际化了,目前其它流量计的试验研究都只限于个别厂家或科研群体进行,因此,两者的试验研究的广度和深度不可同日而语。临界流文丘里喷嘴的标准化促使其研究试验向纵深方向发展,十余年来历届流量测量国际学术会议它皆是主题之一,发表的文献不下数十篇。在实际应用中临界流文丘里喷嘴作为气体流量传递标准已得到普遍采用,全世界著名气体流量标准装置普遍采用它作为流量传递标准,在气体流量标准装置的国际标准装置比对(它是统一流量量值的一种通用方法)中是最常用的一类传递标准组件。

　　1　音速文丘里的突出特点

　　(1)流出系数

　　仪表的工作理论基础较清楚,可用一个半经验公式表示,在原级标准上校准得到的流出系数可推广到不同操作条件下,而不丧失计量精度。

　　(2)易于复制和检验

　　仪表无可动部件,坚固耐用,结构轻便,易于复制与检验,属半永久性的,作为流量传递标准,这点很重要。

　　(3)仪表重复性好

　　(4)仪表的测量特性

　　质量流量与入口滞止压力(测量信号)为线性关系,测量范围度宽,其测量信号在流速稳定处测量(而亚音速差压流量计是在流速剧烈变化处测量),因此其检测精度较高。

　　(5)仪表的测量范围(压力、温度和流量)几乎不受限制

　　(6)绝对测量法

　　可采取内部流场测量法(即节流件的流通管道内的流体运动要素)用气体动力学方法确定其流量值,它是一种绝对测量法(无须实流校准)。

　　2　ISO9300颁布以来的显著进展

　　2·1　雷诺数使用范围的拓宽

　　ISO9300只适用于中、高雷诺数区域(Red≥105),随着天然气工业及其它气体流量测量需要的增加,低雷诺数区域(Red≤104)的应用日益增大,拓宽雷诺数使用范围已提上议事日程,亦是今后ISO9300修订的一个重要方面。

　　2·2　流量方程中的两个系数

　　流出系数和临界流系数的试验研究正在深入进行,已取得实质性的进展。

　　2·3　小型音速喷嘴的开发应用

　　小微流量测量的需要促使国际上集中力量在此方面进行大量的工作,它与雷诺数范围的拓宽是联系在一起的。由小型音速喷嘴组成的气体流量校验装置已成为最受欢迎的一类校验装置品种。