摘要 本文主要講述了氣體測量段的方案設(shè)計，通過分析均速管的測量原理，確定氣體測量段的方案；通過對氣體測量段的標(biāo)定，得到氣體測量段的修正系數(shù)，最終使氣體測量段的流量測量精度達(dá)到1%以上，滿足了氣體測量的要求。

關(guān)鍵詞 ：氣體 測量 設(shè)計 標(biāo)定

中圖分類號： TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號1672-3791（2015）04（a）-0000-00

1 概述

本文論述的氣體測量是采用均速管流量計原理來測量氣體流量的，氣體測量段用于氣體流量的測量，由連接管路、測量段、壓力傳感器、溫度傳感器組成。

2 均速管的測量原理

絕對壓力是指不附帶任何條件起算的全壓力。靜壓是指在流體中不受流速影響而測得的表壓力值。動壓是指流體單位體積所具有的動能大小。

通常壓力用1/2 計算。

式中：ρ為流體密度， 為流體運動速度。

均速管流量計系統(tǒng)的組成實質(zhì)是對差壓△P的測量，即采用差壓變送器把△P轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)械信號或電信號，也可直接測量△p并進(jìn)行相應(yīng)處理。它是一根沿直徑插入管道中的中空金屬桿，在迎向流體流動方向有成對的測壓孔，一般說來是兩對，但也有一對或多對的，其外形似笛。迎流面的多點測壓孔測量的是總壓，與全壓管相連通，引出平均全壓p1，背流面的中心處一般開有一只孔，與靜壓管相通，引出靜壓p2。

3流量的測量

均速管在車臺上的應(yīng)用，只是一個提供信息源的檢測環(huán)節(jié)，它的輸出所反映的流量信息，應(yīng)正確無誤地反映流量的變化。均速管是根據(jù)皮托管測速原理，通過測總靜壓來推算流量，由于原理所致，輸出差壓為幾十帕，這是不可避免的。所以均速管在制作完成以后要在風(fēng)洞中進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定完成后可以得到一個修正系數(shù)，這樣均速管的流量測量精度會明顯提高，一般精度在±1%。

均速管前具有20～30D（D為管內(nèi)徑）的直管段，這時管內(nèi)的流動為充分發(fā)展管流，流速分布的等速線為對稱于軸的同心圓，即處于相同徑向的流速是相等的，只有這樣，僅測直徑上幾點流速才可能反映整個截面的情況。均速管與管路一般以焊接的方式進(jìn)行連接（如圖3-1所示），均速管的中心與管路的中心就會產(chǎn)生一定的偏差，在焊接的時候應(yīng)盡量避免這種偏差。

4測量段的標(biāo)定

標(biāo)定的目的：標(biāo)定氣體測量段安裝的氣體參數(shù)測量裝置的流量測量值與校準(zhǔn)箱測量得到的流量值之間的比例修正系數(shù)；標(biāo)定試驗的流量范圍為0.8kg/s～1.6kg/s。

4.1 校準(zhǔn)箱測量的方法

試驗時將氣體測量段安裝在校準(zhǔn)箱的前端板上，在氣體測量段入口處安裝喇叭口。環(huán)境空氣依次通過喇叭口、氣體測量段、校準(zhǔn)箱內(nèi)部、九個音速噴管組合并通過真空泵排出?？諝饬魍ü苈穬?nèi)的流量是完全一致的，分別測量喇叭口、氣體測量段、音速噴管流量，并以音速噴管或喇叭口流量為標(biāo)準(zhǔn)流量可得試驗件流量的修正系數(shù)。

4.2校準(zhǔn)箱

校準(zhǔn)箱是一個直徑為1.6m，長為4.2m的圓柱形容器。前端板是活動的，上面安裝試驗件。校準(zhǔn)箱后部有九個低壓音速噴管，可用這九個低壓音速噴管作為箱體內(nèi)氣體流量的裝置，九個音速噴管后面連接真空泵。理論上九個音速噴管的流量可達(dá)到20kg/s以上。

4.3校準(zhǔn)箱的測量系統(tǒng)

試驗數(shù)據(jù)采集使用校準(zhǔn)箱專用的基于VXI總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別用于進(jìn)氣喇叭口、氣體測量段和九個音速噴管前氣流總壓和靜壓的測量。測量儀器采用Scan3000壓力掃描閥，測量精度達(dá)0.1%。當(dāng)氣流速度為亞音速的情況下，質(zhì)量流量的計算公式為：

式中：R為氣體常數(shù)287； 為氣體總壓（Pa）； 為氣流總溫（K）； 為氣體靜壓（Pa）；k為氣體比熱比（常溫空氣值1.4）；A為測量點的截面積（ ）；m為質(zhì)量流量（kg/s）。

4.4標(biāo)定試驗數(shù)據(jù)

流量在0.8kg/s～1.6kg/s之間，氣體測量段標(biāo)定時的一次試驗的數(shù)據(jù)如表4-1所示。

表4-1 標(biāo)定試驗數(shù)據(jù)

單位kg/s

校準(zhǔn)箱音速噴嘴流量喇叭口流量氣體測量段流量修正系數(shù)（音速噴嘴流量/氣體測量段的流量）修正系數(shù)（喇叭口流量/氣體測量段的流量）

0.799 0.8130.852 0.958 0.935

0. 9540.9521.0040.950 0.958

1.0891.0621.1340.9510.945

1.2561.260 1.2790.9510.946

1.4561.4491.5290.9530.948

1.5731.5711.6460.9620.960

5結(jié)論

根據(jù)氣體測量段標(biāo)定的數(shù)據(jù)，氣體測量段所測流量值與標(biāo)準(zhǔn)測量裝置相比，數(shù)值偏高。除極個別點外，流量修正系數(shù)隨著流量的增大有增大的趨勢。通過在0.8kg/s～1.6kg/s之間的七次試驗數(shù)據(jù)，取修正值的平均值，繪制出了流量修正值的圖像。流量修正值可按表5-1進(jìn)行取值，實際流量=氣體所測流量*修正值。

表5-1 引氣流量修正值

參考文獻(xiàn)

[1]空氣動力學(xué)，錢翼稷，北京航空航天大學(xué)出版社，2004年6月