由于音速艾丘利喷嘴具有结构简单、体积小、性能稳定、重复性好、精度高等优点,被作为气体流量传递标准,在国内外得到广泛的应用。下面主要以常压法为例分析其工作原理和误差来源。 1 音速文丘利喷嘴气体标准装置的工作原理 常压法音速文丘利喷嘴气体标准装置如图1所示。用8只不同规格的标准喷嘴并联,有3种管径法兰连接被校仪表,通过电磁阀根据流量大小选定不同的喷嘴组合,可产生255种不同流量。
专业研发、生产、销售:测漏机,检漏机,试漏机,测漏仪,塑料瓶装袋机,垫片冲裁入盖机,客服热线:13929416960. 工作过程:打开压缩机和真空泵,操作者输人所需参数,计算机根据设定流量大小自动打开相应的喷嘴开关,等待流量稳定(p5/p1<0.8)以后,计算机通过数据采集卡定时采集温度和压力等模拟信号和脉冲量,计算出流过被校表的质量流量和工作状态及标准状态下体积流量、被校表测量的流量值,二者比较可得出被校表的流量系数、线性误差、重复性误差和准确度。其中音速文丘利喷嘴的结构形状如图2所示。
2 误差分析 专业研发、生产、销售:植草板,植草格,排水板,蓄排水板,卷材排水板,植草板厂家,客服热线:0755-23937035. ![]() 根据式(1),整个装置的不确定度为
流出系数,是对"一维、等熵流动"这种假设的修正。实验表明,C只是雷诺数Red的函数,lSO9300给出的流出系数经验公式[2]为
式(3)是根据一些实验资料拟合而成的,按此公式求出的流出系统的相对误差为±0.5%。如用PVTt法气体标准装置实标,其相对误差可≤±0.2%。 在本装置中,我们采用PVTt法气体标准装置实标,Ec=±0.2%。 2·2临界流函数C' 实际气体的临界流函数不但与滞止压力、温度有关而且与气体组份有关。由于在常温、常压附近,临界流函数变化很小,通常用一常数表示。 当用音速文丘利喷嘴标定各种流量仪表时,为了节省设备投资和运行费用,目前国内一般均使用湿空气作为试验介质,而临界流函数C'仍按干空气计算,当空气湿度较大时,会带来较大的误差。在本装置中,Ec≤±0.2%。 2 · 3摩尔质量M 由于使用湿空气作为试验介质,但计算时却通常按干空气的摩尔质量计算。湿空气是干空气和水蒸汽的混合物,通常大气中水蒸汽的摩尔成分很小,湿空气和干空气的摩尔质量相差很小。当空气湿度较大时,会带来较大的误差,这时,在计算过程中通常需要对空气湿度的影响进行修正。 在本装置中,由于在使用过程中,空气湿度较小,因而没对此作修正,由此带来的误差很小,在这里忽略不计。 2 · 4喷嘴喉部内截面积A 根据临界流流量计检定规程[4],Ed≤±0.1%,所以EA=±2Ed≤±0。2%。 2·5滞止绝对压力p0 我们假定了气体在文丘里喷嘴入口处是处于滞止状态,即气体流速以等熵过程降为零时的状态。此时,入口处流速趋于零,相当于入口截面积相比于喉部截面积趋于无穷大,即直径比 β趋于零,此时的温度、压力分别称为滞止温度、滞止压力。当 β不够小时,就需要由测得的流动状态参数算出滞止状态参数。 在ISO9300中,给出了实测压力与滞止压力的关系[2]:
根据文献[1],当 β≤0.5时,式(5)可近似表示为
在本装置中,β =0.2,我们用实测绝对压力(图1中滞止容器的压力p1)直接代替了喷嘴滞止压力,由此所带来的误差E1可用式(6)计算:
第一种方法:差压变送器+大气压力计+A/D,差压变送器的高压室直接通大气,低压室用于测量滞止容器的压力,这样测得的压力实际上是真空度,要想得到绝对压力,必须用大气压力计测得大气压,绝对压力=大气压-真空度。所以采用这种方法的误差E2应包括绝对压力变送器的误差E21、大气压力计的误差E22和A/D数据采集卡的误差E23:
同理,在ISO9300中,给出了实测绝对温度T1与滞止绝对温度T0的关系[2]:
所以,滞止绝对温度总的测量误差为
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