临界流流量计临界流函数的正确应用

　　0　引言

　　临界流流量计由于其稳定性和重复性好、精度较高,故被广泛用作工作标准。但在实际使用中,相关参数均存在使用条件与标定条件不一致的情况,从而给使用带来了一定的误差。在JJG620-94临界流流量计检定规程第24条规定“最好在喷嘴使用条件下标定,否则应能使标定条件下结果足够准确地换算到使用条件下”,就说明了这一点。在实际工作中,业内人士作了许多尝试和探索,由资料证明在常温常压下,湿度变化引起的流出系数变化不大,大约在0·01% 以下。滞止压力p0、喉部面积A*、实际气体常数,甚至滞止状态下密度ρ0,因测量和气体工况状态变化引起的误差均可估计,但实际使用中临界流函数C*, 大多数情况下只能使用国际标准中的纯干空气的临界流函数。本文试图提出一种临界流函数C*在常温常压下的计算方法,以此与同行探讨。

　　1　临界流函数C*的计算方法

　　在ISO9300和JJG620-94当中,临界流函数C*是用表格提供的,如氧气、空气、甲烷等,而且是纯干气体,即相对湿度为零。实际中纯干气体是不存在的,因为湿度或状态变化将给临界流函数C*带来一定的偏差,现以负压法空气临界流流量计为例,来说明计算过程。

　　对空气临界流函数C*,不采用国际标准表格提供的数据,直接运用理论公式计算,公式计算结果与表格数据仅差万分之几。

　　式(1)中,κ为空气等熵指数(比热容比),z0为滞止状态下压缩系数,常温常压下z0为1,因此式(1)化简为:

　　实际工况下,等熵指数不能采用纯干空气的等熵指数,必须重新计算。

　　1·1　等熵指数κ的计算方法

　　式(3)中,cp、cv为空气的定压比热、定容比热,cp=cv-RV,RV为实际气体常数;ρg0为滞止状态下空气中纯干部分密度;ρs0为滞止状态下空气中饱和水蒸气的密度;φ0为滞止状态下空气的相对湿度;cpg、cps分别为干空气和水蒸气的定压比热(下标g代表干空气,下标s代表水蒸气);cvw、cvs分别为干空气和水蒸气的定容比热。

　　式(3)中全部为变量,需要根据滞止状态(p0、T0、φ0)如实计算。

　　1·2　定压比热和定容比热的计算

　　计算定压比热的经验公式很多,采用如下公式(适用于273~1800K)计算。

　　上两式中,cp为气体的定压比热(kJ/(kg.K));cv为气体的定容比热(kJ/(kg.K));M为气体的千摩尔质量(kg /mol);T为热力学温度(K);a0、a1、a2、a3为气体的系数,单位分别为kJ/(kmo.l K)、kJ/(kmo.l K2)、kJ/(kmo.l K3)、kJ/(kmo.l K4)

　　对于空气: