《采用空气介质的音速喷嘴法气体流量标准装置流量的计算方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《采用空气介质的音速喷嘴法气体流量标准装置流量的计算方法（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、校准与测试采用空气介质的音速喷嘴法 气体流量标准装置流量的计算方法于巍常聪梅王猛一、引言随着GB/T21188-2007用临界流文丘里喷嘴测量 气体流量（idt ISO9300：2005）的颁布实施，我国音速 喷嘴气体流量测量标准已实现和国际接轨，然而在日 常应用中，许多具体的计算步骤、计算方法及计算公 式亟待统一和明确。 下面结合我院多年在音速喷嘴法 气体流量标准装置研究和使用方面的经验展开进一 步讨论。二 、 依 据GB/T21188-2007/ISO9300：2005 计 算 音速喷嘴入口处的含CO2的湿空气质量流量1.依据GB/T21188-2007/ISO9300：2005之4.3
2、实际 条件下的流量公式（5），计算音速喷嘴入口处的不含CO2 的干空气质量流量：式（1）关于不含CO2 的干燥空气的临界流函数C* 的计算，利用GB/T21188-2007/ISO9300：2005附录B中 B.3经验方程所给出的公式（B.1）和表B.6给出的不含 CO2 的干燥空气的系数ai、bi、ci 以及临界参数pc、Tc 计 算得出：C*=aibici i（B.1）p0T0式中：=，=。pcTc 干空气的临界参数：pc=3.786MPa，Tc=132.5306K。p0 和T 同式（1）中的定义。0式（1 ） 中不含CO2 的干空气的摩尔质量 ，M 依据CIPM-2007中的公式计算，如
3、式（2）所示。3-1M=28.96546+12.011（xCO 0.0004）10 kgmol 2（2）AntCdC*p0qm，CO -free= （1）式中：xCO =0R2 2 姨 M T0因 此 ， 不 含 CO 的 干 空 气 的 摩 尔 质 量 ：M =228.96065610 kgmol 。3-1式中：qm，CO -free音速喷嘴处不含CO2 的干空气 2 2. 依 据GB/T21188 -2007/ISO9300：2005 附 录D 大气空气质量流量修正因子计算实际条件下的音速喷 嘴入口处的含CO2的湿空气质量流量：的质量流量；Ant音速喷嘴喉部的横截面积 （由上一级装置量传而
4、来）；Cd流出系数（由上一级装置 量 传 而 来 ）；C*临 界 流 函 数 （ 依 据 GB/T21188 -2007/ISO9300：2005实时计算，见后文）；p0音速喷 嘴入口处气体的绝对滞止压力；T0音速喷嘴入口 处气体的绝对滞止温度；R通用气体常数 （依据 CIPM-2007采用CODATA2006最新结果8.31447215）； M不 含CO2 的干空气的摩尔质量 （ 依 据CIPM - 2007中的公式计算）。RH1+X （0.25+0.04732）+q=qAB100（3）m，CO2-freeCO2m，atoms式中：qm，CO -free由式（1） 计算出的不含CO2 的 2
5、干燥空气的质量流量；XCO 空气中CO2 的摩尔分 2数（如果未知，一般使用0.0004）；RH音速喷嘴入100 中国计量 2014.9TECHNOLOGY 技 校准与测试术口处的空气的相对湿度（%），由安装于喷嘴入口处的 湿度计测得，如果不能测得，可根据环境湿度、压力、温度推算，见式（7）。A=0.12782830.7894222+1.63166-1.12818B =0.0002887492 -0.00191022 +0.00569536 0.0719995a2=1.104310-10K-1Pa-1；b0=5.70710-6KPa-1；b1=-2.05110 -8Pa -1；c0 =1.98
6、98 10 -4KPa -1；c1 =-2.376 10 -6Pa -1；d =1.8310-11K2Pa-2；e=-0.76510-8K2Pa-2；xv湿空气中 水蒸气的摩尔分数。5.计算被测仪表处的湿空气密度pMMv= 1-xv（1-）zRTMp0、T0、pc、Tc 与式（B.1）中的定义相同。 三、 依据CIPM-2007， 分5 步计算被测仪表处的 空气密度1.湿空气的增强因子f的计算f=+p+t2式中：=1.00062；=3.1410-8Pa-1；=5.610-7T-1； p被测仪表处空气的绝对压力；t被测仪表处 空气的温度。2.饱和水蒸气压力psv 的计算 根据ISO9300提供的
7、IAPWS-95公式，计算水蒸气 饱和蒸汽压psv：式 中 ：p被测仪表处空气的 绝 对 压 力 ，Pa；T被测仪表处空气的热力学温度，K；z压缩因 子，通过式（5）计算得出；R通用气体常数（CIPM-2007 采 用 CODATA2006 的 是 8.31447215Jmol -1K -1）；M干空气的摩尔质量（CIPM-2007建议如果CO含2量 可 测 量 ， 可 采 用 式 （ 2 ） 来 计 算 ， 否 则 直 接 采 用28.9654610-3kgmol-1）；M 水的摩尔质量（CIPM-v2007采用的是18.0152810-3kgmol-1）；x 湿空气中v水蒸气的摩尔分数。四
8、、计算气体在流量计处的体积流量qvqm，atoms ）3600qv=（6）psv=Pce（a1+a21.5+a33+a43.5+a54+a67.5）（4）五、（补充）由环境湿度推算出被检测点的湿度式中：=1- T ； 水的临界参数：P =22064000Pa，cTcp psv0h=h（7）0Tc =647.096K ；T 被测仪表处空 气 的 在 线 温 度；a1 = - 7 . 85951783 ； a2 = 1 . 84408259 ； a3 = - 11 . 7866497 ；a4 = 22.6807411；a5=-15.9618719；a6=1.80122502。3.计算湿空气中水蒸气
9、的摩尔分数xvpsvp0式中：psv0环境条件下的饱和水蒸气压力，由环境温度根据式（4）计算得出；p被检测点实际饱0.04 psvxv=hf p0.020式中：h被测仪表处空气的相对湿度，0f1， 被测仪表处的空气的相对湿度由安装于被测仪表处 的湿度计测得， 如果不能测得， 可根据环境湿度、压 力、温度推算，见式（7）；f被测仪表处空气的增强 因子；psv被测仪表处空气的饱和水蒸气压力， 由 式（4）计算得到；p被测仪表处空气的在线绝对压 力。4.湿空气的压缩因子z的计算-0.02-0.04-0.06-0.08-0.10-0.12-0.1402040相对湿度（%）6080100p p2z=1-
10、a0+a1t+a2t2+（b0+b1t）xv+（c0+c1t）x2 +vTT 2（d+ex2 ）（5）图1两种不同计算方法在不同温度下湿度的影响 结果对比v式中：a0=1.5812310-6KPa-1；a =2.931110-8Pa-1；12014.9 中国计量101比较结果（%）102030技术 TECHNOLOGY 校准与测试和水蒸气压力，由被检测点的实际温度根据式（4）计 算得出；h0环境条件下的相对湿度；h被检测 点实际相对湿度。六、结束语本 文 所 述 方 法依 据 GB/T21188 -2007 （idt ISO9300：2005）计算音速喷嘴入口处的含CO2 的湿空 气质量流量综
11、合优势明显， 建议我国统一采用ISO方 法。 本文所述方法依据CIPM-2007计算和测量被 测仪表处的空气密度方法，经理论和实践检验，非常 适合需要精确测量空气密度的场合。 我们根据检测的实际需要并结合音 速喷嘴法气体流量标准 装置实 践 应 用 ，将上述两种方法有机结合 起 来 并 加 以 完善， 经过计算机软件编程并在我 院气体流量装置上实 际 应 用 ， 最终结果与其 他文献方法比较 ， 最 大 误差 为 -0.13% ， 结 果 如 图 1 所 示 。对于不确定度为 0.3% 左右的音速喷嘴法气体 流 量标准 装 置 来 说 ， 其影响结果还是比较明显的。 因此， 进一步完善和 统一
12、音速喷嘴法气体流量标准装置流量的计算方法 是非常必要的。作者单位【河北省计量监督检测院】热量表温度传感器 耐久性试验装置的设计朱江一、装置的设计原理根据CJ128-2007 热量表 行业标准、JJG225-2001热能表检定规程和CJ/T188-2004户用计量仪 表数据传输技术条件相关标准和检定规程中对温度5.工作介质：软化水。 三、装置的结构试验装置主要由恒温系统、温度测控系统和视频 监控系统等组成，其结构示意图如图1所示。传感器耐久性试验的要求，将配对温度传感器缓慢（1min至3min）插入已达上限温度的热量表温度传感器面耐久性试验装置（以下简称“试验装置”）中，并在该温度下保持足够的时
13、间，然后（一般5min）再将温度 传感器缓慢（1min至3min）插入已达下限温度的试验装置中， 并在该温度下保持足够的时间，最后缓慢（1min至3min）从下限温度的试验装置中取出。 这一过 程应重复10次。 温度循环试验结束后，检测配对温度 传感器的准确度和绝缘性能。二、装置的主要技术参数1.温度测量范围：290。2.温度波动度：0.5/15min。3.温场均匀度：0.5。 4.热交替温升时间：1min3min。图1结构示意图1.恒温系统，采用三槽置换式恒温槽进行试验 ， 包括试验槽、可制热A槽、可制冷B槽，可同时设定两 个温度点，通过分别向试验槽中置换不同温度的水实 现温度传感器耐久性试验中的温度上、 下限试验，避 免了温度的反复调节，同时避免了因温度交替引起的 能源浪费。102 中国计量 2014.9A 槽 （制热）试验槽B 槽 （制冷）温度测控系统 视频监控系统计
