CN2689183Y

CN2689183Y - 亚音速—音速文丘里喷嘴

Info

Publication number: CN2689183Y
Application number: CN 03262663
Authority: CN
Inventors: 刘建华; 江寿南; 刘毅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2013-08-25

Abstract

本实用新型涉及一种差压式流量传感器，特别是涉及亚音速—音速文丘里喷嘴，其特征是：它由亚音速喷嘴和音速喷嘴组合构成，它的前部直管段1、中部曲面喉径段2及后部扩散段3固定连接。所述的喉径段2音速部分P_A2/P_A1＝1~0.75，在P_A2/P_A1＝0.75~U_KP (临界压力比)部分两种喷嘴的几何曲面圆滑过渡并连为一体结构。亚音速—音速文丘里流量传感器解决了上述三个(音速、亚音速及临界流)范围内随工况变化自动精确修正测量偏差的问题。

Description

亚音速—音速文丘里喷嘴

一、技术领域：

本实用新型涉及一种差压式流量传感器，尤其是涉及一种用于各种工况下(音速、亚音速及音速和亚音速之间)的天然气、煤气、蒸汽、空气、氧气等多种气体在管道DN10mm-600mm范围内流量的精确计量，同时也适用于水和其它液态流体的流量计量。

二、背景技术：

目前文丘里喷嘴流量传感器，只能在管道管径＞Φ50mm规格以上时有相应国家标准，在管道管径≤Φ50mm规格以下时无标准可依，另外在音速和亚音速之间即：P_A2/P_A1＝0.75～U_KP(临界压力比)这一空档内的流量(临界流)测量范围受到限制。

三、实用新型内容：

本实用新型解决了上述三个(音速、亚音速及临界流)范围内随工况变化自动精确修正测量偏差的问题，它适用于各种工况下的天然气、煤气、蒸汽、空气、氧气等多种气体在管道管径DN10mm-600mm范围内流量在各种流速状态下的精确计量，同时也适用于水和其它液态流体的计量

本实用新型的技术方案是，设计一种亚音速—音速文丘里喷嘴，其特征是：它由亚音速喷嘴和音速喷嘴组合构成，它的前部直管段1、中部曲面喉径段2及后部扩散段3固定连接。

所述的喉径段2音速部分P_A2/P_A1＝1~0.75，在P_A2/P_A1＝0.75~U_KP(临界压力比)部分两种喷嘴的几何曲面圆滑过渡并连为一体结构。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下：本实用新型是由亚音速和音速喷嘴组合构成，包括前部直管段(1)、中部曲面喉径段(2)及后部扩散段(3)加工后焊接组成。在音速部分的设计技术标准，符合国际标准ISO9300的规定；在P_A2/P_A1＝1~0.75范围的亚音速部分，设计技术标准符合国际标准ISO5167的规定。而在P_A2/P_A1＝0.75~U_KP(临界压力比)音速-亚音速文丘里流量传感器将上述两部分用一段几何曲线衔接起来，并融为一体，从而扩大了流量的测量范围。如何让两部分衔接起来并融为一体，扩大流量测量范围，是该传感器的创新点。因此它具有如下特点：

1、具有完善的压力和温度补偿功能，在工作压力和温度变化幅度大的情况下使用，可确保测量精度；

2、在超临界及亚临界流动状态下均能精确测量气体流量；

3、在其工作量程比可达1∶30～1∶80；

a)在相同工作状态下，与孔板、喷嘴等其它节流装置相比，压力损失小；

b)具有精度高、复现性好、性能稳定、使用方便、寿命长、适应范围广等优点。

四、附图说明：

附图1BYWZJ型亚音速—音速文丘里流量传感器结构简图

附图2文丘里喷嘴原理示意图

附图3文丘里喷嘴喉部的流速特性曲线

附图4流量传感器在某一温度时的流量特性曲线

附图5流量传感器压力损失特性曲线。

五、具体实施方式：

附图1为的结构简图，参见附图，包括它可以由前部直管段、中部曲面喉径段及后部扩散段加工后焊接组成。

附图2是文丘里原理示意图

图中：I-II段为文丘里喷嘴

II—III段为扩压器 D—管径

P_A1—喷嘴前的气体绝对压力

T₁—喷嘴前的气体绝对温度

d—喷嘴喉部直径 P_A2—喷嘴喉部气流的绝对压力

附图3是文丘里喷嘴喉部的流速特性曲线。

当气流从前直管流经流量传感器时，流速将在文丘里喷嘴处局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，在喷嘴前后便产生了压力差ΔP＝P_A1-P_A2，这时P_A2/P_A1＜1。当P_A2/_A1之值由1变化到临界压力比U_KP(在常温常压下，空气为0.528，天然气为0.546)时，喷嘴喉部气流的速度便由零逐渐增大到最大值—音速，当压力比P_A2/P_A1≤U_KP时，喷嘴喉部气流速度便保持音速不变。亚音速—音速文丘里流量传感器就是依据这一规律设计的。

附图4是流量传感器在某一温度时的流量特性曲线。据图示特性曲线可知：

1、在超临界流动状态下，当压力P_A1保持不变时，流量保持不变；当压力P_A1增大或减小时，流量值也相应增大或减小。

2、在亚临界流动状态下，当压力P_A1保持不变时，流量值随压力比(P_A2/P_A1)的增大而减小。

附图5是传感器的压力损失特性曲线。由曲线可知：当压力比P_A2/P_A1减小时，(即喷嘴喉部流速增大时)，流过本传感器的气流压力损失则相应增大。当压力比P_A2/P_A1达到临界压力比U_KP时，流体压力损失δ_P≈9％(＜10％)。在超临界状态下，压力比P_A2/P_A1减小，流量虽保持不变，但压力损失δ_P仍继续增大。

本实用新型是根据以上原理和变化特性，在文丘里喷嘴的基础上研制出的一种新型流量传感器。其工作原理与其它差压式流量计的工作原理相同。流体通过该喷嘴时所产生的差压值，由从距喷嘴前段1D处，和从喉部段适当位置接出的正、负压取压管采集压力讯号接至差压变送器而测得。但是，当D＝10~25mm，Re_D≥4×10⁴，以及当D＝25～50mm，Re_D≥4×10⁴，而又要求压损很小时，本实用新型是一种可供选择的流量传感器。

Claims

1、亚音速—音速文丘里喷嘴，其特征是：它由亚音速喷嘴和音速喷嘴组合构成，它的前部直管段1、中部曲面喉径段2及后部扩散段3固定连接。

2、根据权利要求1所述的亚音速—音速文丘里喷嘴，其特征是：所述的喉径段2音速部分P_A2/P_A1＝1~0.75，在P_A2/P_A1＝0.75~U_KP(临界压力比)部分两种喷嘴的几何曲面圆滑过渡并连为一体结构。