气体流量标准装置设计和计算

2020 4 18 1 气体流量标准装置设计和计算 2020 4 18 2 稳定的流场 检定期间 流速 压力 温度稳定不变 摩擦阻力小 流动损失小 气体含液量小 标准器的稳定系数小 气密性要求 气体装置设计要求 2020 4 18 3 技术指标要求 试验管道公称直径 DN 25 300mm流量范围 qV 20 16000Nm3 h气源压力 p 0 4 0 6MPa露点 50 温度 常温 净化后压缩空气检定对象 DN300以下的各种瞬时或累积气体流量计 如涡轮 涡街 差压式等 2020 4 18 4 方案论证 原始标准选择pVTt法 Mt法传递标准选择音速文丘里喷嘴气体涡轮流量计容积式流量计 双腰轮 2020 4 18 5 音速文丘里喷嘴 工作机理成熟 流出系数稳定 高准确度 重复性好 流量不受下游侧参数影响 仅与上游参数有关 无可动部件 工作参数 流量 压力 温度 无限制 结构紧凑 投资相对较小 2020 4 18 6 重复性好 准确度高 可达 0 1 0 2 灵敏度高 反应迅速 量程比宽 刻度线性 受介质密度 粘度的影响较大 高压下与大气压下的仪表系数有较大差异 有可动部件 需定期检定 气体涡轮流量计 2020 4 18 7 确定音速文丘里喷嘴 2020 4 18 8 理想空气临界流函数 2020 4 18 9 2020 4 18 10 音速喷嘴标准装置设计依据 设计依据 ISO9300 2005MeasurementofgasflowbymeansofcriticalflowVenturinozzleJJG620 1994临界流流量计JJG643 2003标准表法流量标准装置JJG619 2005pVTt法气体流量标准装置 2020 4 18 11 设计技术指标 试验管道公称直径 DN 25 300mm流量范围 qm 25 19000kg h滞止压力 绝对 p 0 7MPa滞止温度 293K 干燥空气 装置准确度 0 5 2020 4 18 12 最小标准流量计的最小流量不大于被检流量计的最小流量 所用标准流量计的上限流量之和不小于被检流量计的最大流量 被检流量计的任一流量都可以用单台或多台组合的标准流量计得到 满足上述3条件 设置的标准流量计数最少 标准流量计组合条件 2020 4 18 13 音速喷嘴数量确定 管径范围 DN25 40 50 80 100 150 200 250 DN300九种流量范围 qmin 25kg h qmax 19000kg h第2 第3直至第n个喷嘴的流量 分别使其为2qmin 4qmin 8qmin 2n 1qmin n是喷嘴个数 n个喷嘴的流量之和应是最大流量 音速喷嘴工艺设计计算 2020 4 18 14 音速喷嘴数量确定 上述可知 音速喷嘴流量系列是一等比级数 公比为2 n项流量之和等于最大流量qmax 所以 2020 4 18 15 音速喷嘴数量确定 2020 4 18 16 喷嘴喉部直径确定 2020 4 18 17 喷嘴喉部直径初步确定 2020 4 18 18 上述结果不是唯一的 完全可以有另外的计算来覆盖技术指标中的流量范围 如令qmin 20kg h 则流量系列为20 40 80 160 320 640 1280 2560 5120 10240这样10个数据 一样可以覆盖到19000kg h的最大流量 计算得到10个喷嘴的喉部直径为 喷嘴喉部直径初步确定 2020 4 18 19 喷嘴喉部直径初步确定 2020 4 18 20 流量分辨力 上述计算的一套喷嘴系统 流量的分辨力是最小流量qmin 可以调节到任一最小流量qmin的倍数 为了提高标准装置的流量分辨力 最小流量qmin应尽可能小 为了达到这一目的 喷嘴数量就会增加 2020 4 18 21 问题 如果想要使音速喷嘴流量标准装置的流量分辨力为1kg h 上限流量还是19000kg h 则需要多少喷嘴 它们的喉部直径应该如何设计 2020 4 18 22 解 2020 4 18 23 令qmin 1kg h 则流量系列为1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2048 4096 8192 16382这样15个系列数据 将这些流量值待入计算喉部直径的公式 就可得到15个喷嘴的喉部直径 2020 4 18 24 注意事项 上述计算是正压法音速喷嘴装置的数据 p0有0 7MPa 流通能力较强 如果是负压法 则流通能力没有这么大 要达到该设计流量 要用更多的喷嘴并联才能完成 2020 4 18 25 负压法装置流通能力 2020 4 18 26 音速喷嘴的流通能力 音速喷嘴的流通能力在理论上讲是无限的实际装置的流量决定于真空泵的容量 喷嘴直径 外形和喉部 以d 100mm计算 一般外形直径为4d 5d qv 8000m3 h左右真空泵的容量和投入 运行噪音问题目前在建的最大音速喷嘴装置15000m3 h 20只喷嘴并联 最大被校表口径500mm 3台5000m3 h真空泵 2020 4 18 27 得到上述初步确定的喷嘴喉部直径后 可以计算每个喷嘴的喉部雷诺数Red 根据国际标准ISO9300 可以计算每个喷嘴的流出系数CC a bRed n 0 9985 3 412Red 0 5根据不同的流出系数复核每个喷嘴的喉部直径 喷嘴喉部直径复核 2020 4 18 28 喷嘴结构设计 结构上分圆环喉部喷嘴和圆柱喉部喷嘴 2020 4 18 29 圆环喉部喷嘴 2020 4 18 30 圆柱喉部喷嘴 2020 4 18 31 圆环喉部喷嘴结构 2020 4 18 32 加工完成的喷嘴 其流出系数最终要在或PVTt法装置或Mt法装置上进行标定才能使用 2020 4 18 33 音速喷嘴流量装置结构 2020 4 18