臨界流文丘里噴嘴

1臨界流文丘里噴嘴檢定規(guī)程本規(guī)程參照ISO9300:2005(E)Measurementofgasflowbymeansofcriticalflow1范圍本規(guī)程適用于對(duì)測(cè)量氣體流量的臨界流文丘里噴嘴和出口無擴(kuò)散段的臨界流噴嘴的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)。2引用文獻(xiàn)下列標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程所包含的條文，通過引用而構(gòu)成本規(guī)程的條文。JJF1001—1998通用計(jì)量術(shù)語及定義JJF1004—2004流量計(jì)量名詞術(shù)語及定義JJF1059—1999測(cè)量不確定度評(píng)定與表示使用本規(guī)程時(shí)，應(yīng)注意使用上述引用文獻(xiàn)的現(xiàn)行有效版本。3術(shù)語和定義3.1靜態(tài)壓力staticpressure用連接在管壁取壓孔上的壓力計(jì)測(cè)量得到的流動(dòng)氣體的實(shí)際壓力。3.2靜態(tài)溫度statictemperature不受氣流速度影響的流動(dòng)氣體的實(shí)際溫度。3.3滯止?fàn)顟B(tài)stagnationstate流體在流動(dòng)中滯止下來，即達(dá)到速度等于零時(shí)的狀態(tài)。3.4滯止壓力stagnationpressure滯止?fàn)顟B(tài)時(shí)的氣體壓力。3.5滯止溫度stagnationtemperature滯止?fàn)顟B(tài)時(shí)的氣體溫度。3.6等熵指數(shù)isentropicexponent可逆絕熱(等熵)過程中，壓力的相對(duì)變化與密度的相對(duì)變化之比。2式中p——?dú)怏w的靜態(tài)壓力；p——?dú)怏w的密度；c——當(dāng)?shù)匾羲伲?.7壓縮因子compressibilityfactor相同溫度和壓力下，實(shí)際氣體與理想氣體的比容之比，是實(shí)際氣體對(duì)理想氣體體積特性的修正量。v;——理想氣體比容3.8噴嘴nozzle用于測(cè)量氣體流量的、入口孔徑逐漸減小到喉部或經(jīng)過喉部又逐漸擴(kuò)大的測(cè)量噴嘴中直徑最小的部位。3.10質(zhì)量流量massflow-rate單位時(shí)間內(nèi)流過噴嘴的氣體質(zhì)量。3.11背壓比back-pressureratio噴嘴出口靜態(tài)壓力與噴嘴上游滯止壓力之比。通過噴嘴的氣體流量達(dá)到最大值時(shí)，噴嘴喉部處?kù)o態(tài)壓力與上游滯止壓力之比。3.13臨界流criticalflow達(dá)到臨界壓力比時(shí)，流過噴嘴的氣體質(zhì)量流量達(dá)到最大，氣體在喉部達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲?，此時(shí)的流動(dòng)稱為臨界流。進(jìn)一步降低背壓比，通過噴嘴的流量將保持不變。3.14臨界流函數(shù)criticalflowfunction表征氣體一維、等熵地從入口流到喉部處熱動(dòng)力特性的無量綱參數(shù)。臨界流函數(shù)的另一種形式，一般適用于氣體混合物。3式中，符號(hào)含義見表1。在一維、等熵流的條件下，氣體流過喉部的單位面積的質(zhì)量流量。3.17臨界流文丘里噴嘴criticalflowVenturinozzle喉部能夠達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲俚木哂袛U(kuò)散段的噴嘴。3.18喉部雷諾數(shù)throatReynoldsnumber以喉部直徑作為特性尺寸，使用噴嘴人口滯止條件下的氣體動(dòng)力粘度計(jì)算得到的無量綱參數(shù)。注：它由下式確定：式中qm——通過噴嘴氣體的流量；d——噴嘴喉徑；μo——滯止條件下的氣體動(dòng)力粘度。3.19流出系數(shù)dischargecoefficient實(shí)際流量與相同滯止條件下，氣體一維、等熵地流過噴嘴的理想流量的比值。式中qm——通過噴嘴的實(shí)際流量；qm-——相同滯止條件下，氣體一維、等熵地流過噴嘴的理想流量。3.20圓環(huán)形喉部文丘里噴嘴toroidal-throatVenturinozzle圓環(huán)形喉部噴嘴的收縮段(入口)是一段圓環(huán)面，它從入口平面向后延伸，通過最小橫截面(喉部)與擴(kuò)散段相切(見圖1)。3.21普通加工圓環(huán)形文丘里噴嘴normallymachinedtoroidal-throatVenturinozzle由車床加工并經(jīng)表面拋光達(dá)到所需粗糙度要求的文丘里噴嘴。3.22精確加工圓環(huán)形文丘里噴嘴accuratelymachinedtoroidal-throatVenturinozzle由超精密車床加工，無需拋光即可達(dá)到所需粗糙度要求的文丘里噴嘴。3.23圓筒形喉部文丘里噴嘴cylindrical-throatVenturinozzle圓筒形喉部噴嘴的收縮段(入口)是一個(gè)1/4圓環(huán)面，其一端與入口平面相切，另一端與圓筒形喉部相切(見圖2)。4符號(hào)符號(hào)見表1。4符號(hào)量綱噴嘴出口的橫截面積噴嘴喉部的橫截面積無量綱實(shí)際氣體臨界流系數(shù)無量綱實(shí)際氣體臨界流函數(shù)無量綱無量綱D上游管道的直徑md噴嘴喉部的直徑LmMM無量綱噴嘴入口處氣體的絕對(duì)靜態(tài)壓力噴嘴出口處氣體的絕對(duì)靜態(tài)壓力噴嘴入口處氣體的絕對(duì)滯止壓力噴嘴喉部處氣體的絕對(duì)靜態(tài)壓力理想氣體一維等熵流噴嘴喉部處氣體的絕對(duì)靜態(tài)壓力無量綱R噴嘴喉部雷諾數(shù)無量綱噴嘴入口的曲率半徑Lm臨界壓力比pm/po無量綱噴嘴入口處氣體的靜態(tài)溫度@K噴嘴入口處氣體的滯止溫度@K相對(duì)擴(kuò)展不確定度無量綱Z無量綱β無量綱γ比熱容比無量綱K無量綱55概述5.1原理噴嘴是一個(gè)人口孔徑逐漸減小到喉部，經(jīng)過喉部又逐漸擴(kuò)大的用于測(cè)量氣體流量的測(cè)量管。當(dāng)上游滯止壓力p?保持不變，逐漸減小噴嘴出口壓力pz,即減小背壓力比(p?/p?),通過噴嘴的氣體流量先是不斷增加。當(dāng)達(dá)到臨界壓力比時(shí)，氣體在喉部達(dá)到臨界速度即等于當(dāng)?shù)匾羲?，流過噴嘴的氣體質(zhì)量流量達(dá)到最大。進(jìn)一步降低背壓比，流量將保持不變。5.2噴嘴的安裝方式噴嘴有兩種安裝型式：一種為噴嘴的上游管線為圓形管道，另一種為大空間。上游為大空間時(shí)，噴嘴可并聯(lián)安裝。具體安裝方法見附錄F。5.3基本方程5.3.1狀態(tài)方程實(shí)際氣體的特性可用下式表示：5.3.2理想條件下的臨界流量或5.3.3實(shí)際條件下的臨界流量或其中式中，Z?為上游滯止條件下的壓縮系數(shù)值：對(duì)于實(shí)際氣體，C.和Cg不等于C.。C.的值可用任何已證明其準(zhǔn)確度的方法計(jì)算得到，常見氣體的C.值見附錄B。由于流動(dòng)并非一維及邊界層的存在，Cx總小于1。5.3.4臨界質(zhì)量通量6理想條件下的流動(dòng)，臨界質(zhì)量通量等實(shí)際條件下的流動(dòng)，臨界質(zhì)量通量等：天然氣混合物臨界質(zhì)量通量的計(jì)算，見附錄C。6計(jì)量性能要求6.1噴嘴流出系數(shù)準(zhǔn)確度等級(jí)噴嘴流出系數(shù)準(zhǔn)確度等級(jí)如表2所示。6.2流出系數(shù)的重復(fù)性噴嘴流出系數(shù)的重復(fù)性應(yīng)不超過表2中規(guī)定的擴(kuò)展不確定度的1/3。準(zhǔn)確度等級(jí)流出系數(shù)相對(duì)擴(kuò)展不確定度U(k=2)7通用技術(shù)要求7.1外觀要求和隨機(jī)文件7.1.1外觀要求應(yīng)在噴嘴的明顯部位清晰標(biāo)明噴嘴的編號(hào)；如有可能，還應(yīng)標(biāo)明型號(hào)、喉部直徑，設(shè)計(jì)流量，制造單位等。7.1.2隨機(jī)文件噴嘴應(yīng)附有使用說明書或合格證，其中應(yīng)注明：——制造廠名稱；——噴嘴的型號(hào)規(guī)格和準(zhǔn)確度等級(jí)；——噴嘴的出廠編號(hào)、制造日期；——噴嘴喉部直徑、材料及其他有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。7.2噴嘴的統(tǒng)一要求7.2.1噴嘴材料所選用的材料應(yīng)有較高的硬度并有較好的耐腐蝕性。不得有凹痕、氣孔和夾有雜質(zhì)。還應(yīng)有穩(wěn)定的可復(fù)現(xiàn)的熱膨脹特性，如果使用時(shí)的溫度與測(cè)量喉部直徑時(shí)的溫度不7.2.2噴嘴的喉部和圓環(huán)形入口至錐形擴(kuò)散段應(yīng)無污垢或其他任何污染物。7噴嘴的喉部和圓環(huán)形入口至錐形擴(kuò)散段表面應(yīng)進(jìn)行精加工，以使普通加工和精確加工的噴嘴算術(shù)平均粗糙度Ra分別不超過15×10~?d和0.04μm。7.2.4錐形擴(kuò)散段噴嘴錐形擴(kuò)散段的形狀應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證任何凹凸、不連續(xù)性、不規(guī)則性和不同軸度都不超過當(dāng)?shù)刂睆降?%。錐形擴(kuò)散段表面的算術(shù)平均粗糙度Ra應(yīng)不超過10~*d。7.3.1.1圓環(huán)形喉部噴嘴應(yīng)符合圖1的規(guī)定。圖1圓環(huán)形喉部噴嘴1一入口平面；2一環(huán)形表面和擴(kuò)散段的結(jié)合處；3一壓力儀表的位置；a—在此區(qū)間，普通加工和精確加工噴嘴的算術(shù)平均粗糙度Ra應(yīng)分別不超過15×10~?d和0.04μm,并且廓形與圓環(huán)形狀的偏差應(yīng)不超過土0.001d;b—在此區(qū)間的算術(shù)平均粗糙度Ra應(yīng)不超過10~1d;c一入口曲面應(yīng)在此廓形外7.3.1.2圓環(huán)形喉部噴嘴的入口平面定義為：在入口直徑2.5d±0.1d處垂直于對(duì)稱7.3.1.3入口平面(見7.3.1.2)上游的入口廓形，除了要求每個(gè)軸向位置所對(duì)應(yīng)的7.3.1.4位于入口平面和擴(kuò)散段之間的圓環(huán)形喉部噴嘴的環(huán)形表面(見圖1)與圓環(huán)面形狀的偏差應(yīng)不超過±0.001d。在對(duì)稱軸所處平面內(nèi)，該環(huán)形表面的曲率半徑rc應(yīng)為1.8d到2.2d。87.3.2.1圓筒形喉部噴嘴應(yīng)符合圖2的規(guī)定。7.3.2.2圓筒形喉部噴嘴入口平面定義為：與噴嘴入口廓形相切并垂直于噴嘴中心線7.3.2.3圓筒形喉部的長(zhǎng)度和1/4圓環(huán)面的曲率半徑r.都應(yīng)等于喉部直徑。7.3.2.4圓筒形喉部噴嘴的入口圓環(huán)形表面與圓環(huán)面形狀的曲面偏差應(yīng)不超過7.3.2.5應(yīng)根據(jù)圓筒形喉部出口截面的平均直徑計(jì)算流量。通過測(cè)量圓筒形喉部出口7.3.2.6喉部長(zhǎng)度與喉部直徑之差應(yīng)不超過0.05d。目測(cè)1/4圓環(huán)面與圓筒形喉部之間的連接處，應(yīng)無缺陷。如果觀察到連接處有缺陷，應(yīng)檢查整個(gè)入口表面(1/4圓環(huán)面和圓筒形喉部),對(duì)稱軸所處平面中的局部曲率半徑?jīng)Q不能小于0.5d。圖3說明了這項(xiàng)要求。整個(gè)人口表面應(yīng)拋光，其表面粗糙度Ra不應(yīng)超過15×10-6d。r>0.5d圖31/4圓環(huán)面和圓筒形喉部之間過渡區(qū)連接的細(xì)部要求7.3.2.7目測(cè)圓筒形喉部和擴(kuò)散段之間的連接處，應(yīng)觀察不到缺陷。7.3.2.8噴嘴的擴(kuò)散段由半角在3°至4°之間的平截頭圓錐體構(gòu)成。擴(kuò)散段的長(zhǎng)度應(yīng)不9小于喉部直徑。7.4臨界流函數(shù)C.和實(shí)際氣體臨界流系數(shù)Cg的計(jì)算7.4.1C.值可采用任何一種可表明其準(zhǔn)確度的方法計(jì)算附錄B給出了常見氣體的C.值。從附錄B取得的C.,其相對(duì)不確定度在95%置信水平下為0.1%。7.4.2附錄C給出了通過計(jì)算質(zhì)量通量，進(jìn)而計(jì)算天然氣混合物C.的方法，計(jì)算得到的臨界質(zhì)量通量的相對(duì)不確定度在95%置信水平下為0.1%。8計(jì)量器具控制計(jì)量器具控制包括首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)。8.1檢定條件8.1.1環(huán)境條件一般試驗(yàn)大氣條件溫度：(5～35)℃;大氣壓力：(86～106)kPa。8.1.2檢定用儀器設(shè)備檢定用儀器設(shè)備應(yīng)符合或優(yōu)于表3的規(guī)定。實(shí)流檢定法溫度計(jì)的準(zhǔn)確度要求幾何檢定法卡尺萬能工具顯微鏡注：溫度計(jì)、壓力計(jì)是用來測(cè)量噴嘴滯止?fàn)顟B(tài)下的溫度、壓力。如果分別測(cè)量表壓力和大氣壓力，其壓力計(jì)的準(zhǔn)確度應(yīng)滿足表3的要求，8.2檢定項(xiàng)目噴嘴的檢定項(xiàng)目見表4,包括首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)。JJG620—2008表4檢定項(xiàng)目檢定項(xiàng)目首次檢定后續(xù)檢定首次檢定后續(xù)檢定1外觀檢查和隨機(jī)文件十十十+十十2+十3喉部直徑十+十十4++5十十6十十+十7十+注1:“十”表示需檢項(xiàng)目，“—”表示可不檢項(xiàng)目注2:如果是臨界流噴嘴不檢擴(kuò)散段。8.3檢定方法噴嘴的檢定方法可分為實(shí)流檢定法和幾何檢定法，實(shí)流檢定法是采用流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)噴嘴的流出系數(shù)進(jìn)行檢定；幾何檢定法是采用尺寸測(cè)量的方法對(duì)噴嘴進(jìn)行檢定。對(duì)喉徑50mm以上無法進(jìn)行實(shí)流檢定的噴嘴可實(shí)施幾何檢定法檢定，8.3.1實(shí)流檢定法8.3.1.2實(shí)流檢定法一般是在pVTt法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置或mt法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置)上進(jìn)行，其原理是通過測(cè)量滯止壓力和滯止溫度并由裝置測(cè)量流過噴嘴的實(shí)際氣體流量，計(jì)算出流出系數(shù)。8.3.1.3使用實(shí)流檢定法裝置檢定噴嘴時(shí)，一般應(yīng)在噴嘴使用條件下進(jìn)行檢定，或者檢定條件下的結(jié)果能足夠準(zhǔn)確地?fù)Q算到使用條件下。8.3.1.4使用實(shí)流檢定法，一般應(yīng)對(duì)噴嘴的喉部直徑進(jìn)行檢定。8.3.1.5噴嘴的流出系數(shù)的重復(fù)性優(yōu)于其要求的1/2時(shí)，可以檢定3次。否則應(yīng)檢定6次。流出系數(shù)的計(jì)算公式為：或p?、T?、m——滯止壓力、滯止溫度、滯止密度，由噴嘴前的測(cè)量?jī)x器測(cè)得；A.喉部面積，通過喉部檢驗(yàn)中測(cè)得的喉徑計(jì)算得到；C.——按氣體條件查表或計(jì)算求得(見附錄B、C);Cg按氣體條件查表或計(jì)算求得(見附錄B、C)。8.3.1.6噴嘴流出系數(shù)的平均值為：式中Ca:——相同條件下第i次檢定測(cè)得的噴嘴流出系數(shù)。8.3.1.7噴嘴流出系數(shù)的不確定度(1)噴嘴流出系數(shù)的重復(fù)性(A類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度)u,的計(jì)算(2)噴嘴流出系數(shù)B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u,:(3)噴嘴流出系數(shù)的相對(duì)擴(kuò)展不確定度U(Cx):式中u。——壓力計(jì)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；uc.——臨界流函數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；uA—喉部面積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；ug——?dú)怏w常數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；um——摩爾質(zhì)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。式中uce——臨界流系數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；u——密度計(jì)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。(4)由于氣體常數(shù)及摩爾質(zhì)量的相對(duì)不確定度非常小，通?？珊雎云溆绊?。如果使8.3.2幾何檢定法8.3.2.1用目測(cè)的方法檢查噴嘴外觀和隨機(jī)文件，其結(jié)果應(yīng)符合7.1.1、7.1.2的要求。8.3.2.2入口收縮段(1)對(duì)圓環(huán)形喉部噴嘴的圓環(huán)形入口平面處直徑用卡尺進(jìn)行測(cè)量，其結(jié)果應(yīng)符合第7.3.1.2和7.3.1.3的要求。(2)噴嘴入口的收縮段的曲率半徑r.及曲面偏差一般用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量，采用連續(xù)掃描的方法，一次得出曲率半徑為rc的曲面輪廓偏差。采點(diǎn)數(shù)不少于20點(diǎn)。采用最小二乘曲線擬合方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其結(jié)果：對(duì)圓環(huán)形喉部噴嘴應(yīng)符合第7.3.1.4的要求。對(duì)圓筒形喉部噴嘴應(yīng)符合第7.3.2.3、7.3.2.4的要求。8.3.2.3喉部直徑(1)對(duì)圓環(huán)形喉部噴嘴，用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)或萬能工具顯微鏡測(cè)量噴嘴喉部直徑，至少測(cè)量大致等角分布的四個(gè)直徑，取其平均值作為喉部直徑。(2)對(duì)圓筒形喉部噴嘴，其喉部直徑在出口平面上測(cè)量，至少測(cè)量大致等角分布的四個(gè)直徑，取其平均值作為喉部直徑。另外在喉部三個(gè)不同截面上測(cè)量直徑并計(jì)算與喉部直徑之差，最后測(cè)量喉部長(zhǎng)度。其結(jié)果應(yīng)符合第7.3.2.5、7.3.2.6的要求。8.3.2.4擴(kuò)散段用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢驗(yàn)噴嘴擴(kuò)散段的長(zhǎng)度、擴(kuò)散角、直線度等，其結(jié)果應(yīng)符合第7.2.4、7.3.1.5和7.3.2.7、7.3.2.8的要求。8.3.2.5粗糙度噴嘴喉部和圓環(huán)形入口表面粗糙度的Ra一般用表面粗糙度儀測(cè)量，其結(jié)果應(yīng)符合第7.2.2和7.2.3的要求。8.3.2.6噴嘴流出系數(shù)及其相對(duì)不確定度幾何檢定法檢定合格的噴嘴，并滿足附錄F安裝和使用要求的條件下，噴嘴流出系數(shù)按下式計(jì)算：表5給出各種類型噴嘴在規(guī)定喉部雷諾數(shù)范圍內(nèi)的系數(shù)a、b和n。不同雷諾數(shù)下流出系數(shù)的計(jì)算結(jié)果見附錄A。a=0.9959b=2.720n=+0圓筒形喉部文丘里噴嘴對(duì)于普通加工的圓環(huán)形喉部噴嘴和圓筒形喉部噴嘴，流出系數(shù)的相對(duì)不確定度為對(duì)于精確加工的圓環(huán)形喉部噴嘴，其流出系數(shù)的相對(duì)不確定度為0.2%(k=2)。8.4仲裁當(dāng)噴嘴出現(xiàn)計(jì)量糾紛需要進(jìn)行仲裁時(shí)，優(yōu)先推薦使用實(shí)流檢定法。8.5檢定結(jié)果的處理經(jīng)檢定符合本規(guī)程要求的噴嘴發(fā)給檢定證書，檢定證書內(nèi)容見附錄H。檢定不合格的發(fā)給檢定結(jié)果通知書，并注明不合格項(xiàng)目。8.6檢定周期噴嘴檢定周期一般不超過5年。周期檢定的噴嘴應(yīng)附帶前次的檢定證書。附錄A噴嘴的流出系數(shù)雷諾數(shù)Rem雷諾數(shù)Rem附錄B常用氣體臨界流函數(shù)C,的數(shù)值表B.1總則本附錄提供了計(jì)算幾種純氣體和干燥空氣臨界流函數(shù)所需的資料。對(duì)于某些氣體，B.2數(shù)值表表B.1、B.3、B.5、B.7、B.9、B.10和B.11分干燥空氣、甲烷、二氧化碳?xì)?、氧氣和蒸汽的C,值。這些值都是以每一種氣體的現(xiàn)有最佳熱力學(xué)數(shù)據(jù)為依據(jù)。溫度(K)和壓力(為了精確地表示C.的數(shù)值而無需進(jìn)行內(nèi)插，已導(dǎo)出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)方程，它適用于除二氧化碳?xì)?、氧氣和蒸汽以外的其余氣體。該方程適用于限定,,在各種氣體的相關(guān)數(shù)值表中分別給出了此方程的系數(shù)以及相應(yīng)的臨界壓力p.和臨界溫度T.。在臨界流計(jì)算中，使用此方程不會(huì)引入任何明顯的附加不確定度。在滿足表B.5給出的干空氣的C.值(或者利用表B.6給出的干空氣的系數(shù)，用方程B.1計(jì)算出的C.值)只對(duì)不含CO?的干空氣才有效。當(dāng)使用噴嘴測(cè)量未經(jīng)干燥的大氣空氣時(shí)，其質(zhì)量流量會(huì)受到不可忽略的影響，在這種情況下，用戶宜使用附錄D給出的質(zhì)本附錄提供的數(shù)值僅適用于β<0.25的情況。如果不能滿足這一條件，上游測(cè)量點(diǎn)會(huì)有一個(gè)雖小卻不可忽略的氣體流速。在這種情況下，用戶宜使用附錄E給出的質(zhì)量B.6C.值和方程(B.1)的系數(shù)氮?dú)獾腃.值見表B.1,方程(B.1)的系數(shù)見表B.2。2468i10200301402516171081590334臨界參數(shù)：對(duì)于氮?dú)猓瑝毫υ?0MPa以下、溫度在250K至600K范圍內(nèi)時(shí)，方程(B.1)有效。2468 00213141056272829233A臨界參數(shù)：對(duì)于氟氣，壓力在20MPa以下，溫度在250K至600K范圍內(nèi)時(shí)，干空氣的C.值由表B.5給出，方程(B.1)的系數(shù)由表B.6給出。2468102037.03190683×10-1004一3.44841143×10-015161710813922.11628554×10-1034對(duì)于干空氣，壓力在20MPa以下、溫度在250K至600K范圍內(nèi)時(shí)，方甲烷的C.值由表B.7給出，方程(B.1)的系數(shù)由表B.8給出。2468 一 i1一4.72054692×10-202003—5.03481810×10-014256718一4.27664205×101191102i345566對(duì)于甲烷，壓力在20MPa以下、溫度在270K至600K范圍內(nèi)時(shí)，方二氧化碳的C.值由表B.9給出，氧的C,值由表B.10給出，蒸汽的C.值由表B.11給出。2468 一 一 01234567892468 附錄C天然氣混合物臨界質(zhì)量通量的計(jì)算C.1總則本附錄提供了計(jì)算天然氣混合物臨界質(zhì)量通量的必要資料。該關(guān)系式直接計(jì)算質(zhì)量通量qm/AmCμ,并且用溫度、壓力和氣體組分表示。根據(jù)所研究的氣體混合物中乙烷的摩爾分?jǐn)?shù)含量，該關(guān)系式被分成3個(gè)組分范圍：范圍1:0.010～0.045范圍2:0.045～0.080范圍3:0.080～0.115該關(guān)系式可適用的摩爾分?jǐn)?shù)推薦限值，如表C.1所示范圍1范圍2范圍3甲烷乙烷丙烷己烷十當(dāng)壓力不超過12MPa,溫度在(270～320)K范圍內(nèi)時(shí)，該關(guān)系式有效。注意，各摩爾分?jǐn)?shù)相加之和應(yīng)等于1。如果一種天然氣混合物不符合上述一種組分范圍的摩爾分?jǐn)?shù)限值，則推薦使用乙烷摩爾分?jǐn)?shù)含量最接近的那個(gè)組分范圍。在這種情況下，臨界質(zhì)量通量qm/AmC?的相對(duì)不確定度將在95%置信水平下由0.10%增大到0.15%。C.2關(guān)系式式中qre/——參比氣體的質(zhì)量通量；S——質(zhì)量通量對(duì)組分變化的敏感度；f-—與組分有關(guān)的因子。上述各項(xiàng)的通式見方程(C.2)至(C.4):+[Aco?-(Bco?-Cco?t)π]Xco?—Amf表C.2,C.3和C.4分別給出了三種組分范圍的qet和S系數(shù)。表C.5給出了三種本附錄提供的數(shù)值適用于β<0.25的情況。如果不能滿足這一條件，上游測(cè)量點(diǎn)會(huì)存在一個(gè)雖小卻不可忽略的氣體流速。在這種情況下，用戶宜使用附錄E給出的質(zhì)量kaαφbyδ1一0.5一4.52一0.736494058×10211321一1.5425一3.526一12.5一5.5758一0.949791998×101949一 4 6一8.5 9一一kaaφbγδ102113214253264一0.862689783×10137一0.254996358×1013899 5 67 0.884153806×10-1表C.4方程(C.2)kaαbγδ11一0.512一0.249894765×1031一0.53一0.240531018×10?2一7.5一0.542一4.52一8.553一7.5一5.564一0.575一18.5一0.680911912×10?48一0.115934413×1035一7.5596一20.57-—一0.110728705×109一0.132368505×10°C.4計(jì)算機(jī)編碼驗(yàn)證樣本值表C.6和C.7提供了一些樣本值，用戶可對(duì)照這些樣本值驗(yàn)證關(guān)系式執(zhí)行情況。組分測(cè)試氣體1測(cè)試氣體2測(cè)試氣體3甲烷氮?dú)舛趸家彝楸槎⊥榧和镾f測(cè)試氣體1222附錄D大氣空氣的質(zhì)量流量修正因子可按式(D.1)計(jì)算A=0.127828r3-0.789422r2+1.63166r-12附錄E噴嘴喉部與上游管道直徑比β>0.25的臨界流噴嘴臨界質(zhì)量通量的計(jì)算采用附錄B或附錄C的方法所得出的氣體質(zhì)量流量值是基于如下的假設(shè)，即所測(cè)得的上游溫度和壓力都是真實(shí)的滯止值。如果噴嘴喉部直徑與上游管道直徑之比β<0.25,則這種假設(shè)是能成立的。如果實(shí)際上β>0.25,則上游測(cè)量點(diǎn)會(huì)存在一個(gè)不可忽略的氣體流速，它將對(duì)氣體質(zhì)量流量產(chǎn)生不可忽略的影響。當(dāng)上游測(cè)量點(diǎn)存在一個(gè)不可忽略的氣體流速時(shí)，可由取壓口測(cè)量靜壓，即運(yùn)動(dòng)氣體的壓力。然而溫度是利用插在流動(dòng)氣體中的溫度計(jì)測(cè)量的。當(dāng)氣體遭遇測(cè)溫元件的阻礙時(shí)，其流速自然會(huì)降低，這造成溫度計(jì)所記錄的溫度Tm,既不是滯止溫度T?,又不是靜態(tài)溫度T,,而是兩者之間的某個(gè)溫度。溫度檢測(cè)元件的恢復(fù)因子可給出這些溫度之如果R;的值為零，則意味著溫度檢測(cè)元件所測(cè)量的是靜態(tài)溫度T,,而如果R;的值為1,則意味著被測(cè)溫度是滯止溫度T?。實(shí)際上，R?的值一般是在0.5到0.9范圍內(nèi)，這意味著與靜態(tài)溫度相比，被測(cè)溫度更接近于滯止溫度。特別提示——在本規(guī)程出版之時(shí)，天然氣混合物的修正因子尚未確定。如果需要天然氣混合物的修正因子，宜采用甲烷的修正因子。下列修正因子所適用的氣體與方程(B.1)相同，即氮、氬、不含CO?的干燥空氣和甲烷。有效的溫度及壓力范圍也相同，250K～600K(甲烷是270K～600K),壓力最高可達(dá)20MPa。β值在0.25～0.5時(shí)修正有效。對(duì)于給定上游被測(cè)溫度Tm(K)和被測(cè)壓力pm(MPa),具有大β比(β值在0.25～0.5之間)噴嘴的質(zhì)量流量可按下式計(jì)算：qm,p=9mstge[(1-R;]F?+R;R?——溫度檢測(cè)元件的恢復(fù)因子。修正因子F和F的計(jì)算公式如下：B=25.879g?-32.693g?+34.276g1-6方程(E.5)的各系數(shù)由表E.1至E.4給出。取得對(duì)比壓力π和對(duì)比溫度r所需的ik010020134152631100203141565ik010021324356110021314254ik010020345161100201314564ik010200341526375811020300415637一7.541933×10-158噴嘴安裝要求F.1.1噴嘴可安裝在圓形直管道中，圓形管道與噴嘴中心線的同軸度應(yīng)保持在±0.02D之內(nèi)。噴嘴上游3D以內(nèi)入口管道的圓度偏差應(yīng)不超過0.01D,且其算術(shù)平均粗糙度Ra應(yīng)不超過10~*D。入口管道的最小直徑應(yīng)為4d(β≤0.25)。F.1.2當(dāng)上游安裝條件受到限制不能滿足上述要求時(shí)，需進(jìn)行專門的測(cè)試，以確定安裝條件對(duì)流量測(cè)量不確定度的影響，或者通過實(shí)流檢定確定流出系數(shù)C。附錄E給出了在β>0.25條件下計(jì)算質(zhì)量流量的修正方法。F.2噴嘴的上游為大空間F.2.1如果距噴嘴軸線和噴嘴入口平面，見7.3.1.2或7.3.2.2的定義，5d之內(nèi)無管F.2.2在上游是大空間的情況下，為得到口平面上游L>5D處安裝如圖F.1所示的流動(dòng)調(diào)整器，也可采用經(jīng)試驗(yàn)證明的、具有F.5壓力測(cè)量F.5.1當(dāng)噴嘴的上游采用圓形管道時(shí)，最好在距噴嘴入口平面0.9D～1.1D處的管壁取壓口測(cè)量上游靜壓(見圖1和圖F.1)。只要能證明測(cè)得的壓力確實(shí)能表征噴嘴入口F.5.2當(dāng)可以認(rèn)為噴嘴的上游是一個(gè)大空間時(shí)，上游管壁取壓口最好設(shè)置在距噴嘴入口平面10d±1d且垂直于入口平面的管壁上。只要能證明測(cè)得的壓力確實(shí)能表征噴嘴F.5.3對(duì)于F.5.1中提到的管壁取壓口及F.5.2中提到的取壓口，其中心線應(yīng)與噴嘴圓，其倒圓半徑應(yīng)不超過管壁取壓口直徑的0.1倍。目測(cè)確定管壁取壓口是否符合這些要求。當(dāng)噴嘴的上游為管線時(shí)，管壁取壓口的直徑應(yīng)小于0.08D并應(yīng)小于12mm。取壓口應(yīng)為圓筒形，其長(zhǎng)度最小為2.5倍取壓口的直徑(見圖F.2)。a-孔的邊緣應(yīng)與管道內(nèi)表面平齊、無毛刺且成直角，其倒圓半徑應(yīng)不超過0.1d,F.5.4為保證并維持臨界流，需測(cè)量噴嘴下游壓力。該壓力由一個(gè)管壁取壓口測(cè)量，該取壓口設(shè)置在距擴(kuò)散段出口平面下游0.5倍管道直徑以內(nèi)。管道可配備必要的排泄孔，以排泄某些應(yīng)用場(chǎng)合中可能集聚的冷凝水或其他雜質(zhì)，在測(cè)量流量時(shí)，應(yīng)保證無流體通過這些排泄孔。如果需要有排泄孔，應(yīng)設(shè)置在噴嘴上游管壁取壓口的上游。排泄孔的直徑應(yīng)小于0.06D,排泄孔到上游管壁取壓口平面的軸向測(cè)量時(shí)應(yīng)保證上游和喉部的流動(dòng)為單相流且無冷凝。所保持其表面光潔度。如果不能滿足以上條件，將不能使用本規(guī)程對(duì)其測(cè)量結(jié)果進(jìn)行處F.7.1應(yīng)采用設(shè)置在噴嘴上游的一個(gè)或