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流量计算公式

1 临界压力比及其计算公式 当气流处于亚音速时,喉部的气体流速将随节流压力比(即出口压力P1与上游滞止压力P0之比)的减小而增大。当节流压力比减小到一定值时,喉部流速达到最大流速----音速,即达到所谓的临界流,此时,如果P0不变,再减小P1(即再减小节


1 临界压力比及其计算公式

      当气流处于亚音速时,喉部的气体流速将随节流压力比(即出口压力P1与上游滞止压力P0之比)的减小而增大。当节流压力比减小到一定值时,喉部流速达到最大流速----音速,即达到所谓的临界流,此时,如果P0不变,再减小P1(即再减小节流压力比)流速将保持不变,也就是说,流速不再受下游压力的影响。此时的文丘利喷嘴称为音速文丘利喷嘴,又称临界流文丘利喷嘴,此时的节流压力比称为临界压力比。

      在理想条件下,即气流是一维流动、等熵、完全气体,则从理论上可导出临界压力比的计算公式:

 


式中,k----气体等熵指数,对于完全气体,k等于比热比。
对于空气,k=1.4,则(P1 /P0)= 0.528

      2 理想条件下的质量流量

      在理想条件下, 音速文丘利喷嘴的质量流量公式:

 


式中,qmi ---- 音速文丘利喷嘴在理想条件下的质量流量(kg/s)
A* ---- 音速文丘利喷嘴的喉部面积(m2)
C*i ---- 气体在理想条件下的临界流函数

 


P0 ---- 音速文丘利喷嘴前的气体滞止绝对压力(Pa)
T0 ---- 音速文丘利喷嘴前的气体滞止绝对温度(K)
RM ---- 气体常数(J/(kg×K)),对于空气,R=287.1

      3 实际条件下的质量流量

      在实际条件下,音速文丘利喷嘴的质量流量公式:式中, qm ---- 音速文丘利喷嘴在实际条件下的质量流量(kg/s)
C*---- 气体在实际条件下的临界流函数,假定气体为一维、等熵流动, 利用实际气体的热力学性质表,可用计算机计算出来。
C ---- 流出系数,C是对“一维、等熵流动” 等假设条件的修正。C只是雷诺数Red的函数。式中,Red ----音速文丘利喷嘴的喉部雷诺数(无量纲)
d ---- 音速文丘利喷嘴的喉部直径(m)
m0 ---- 气体在滞止条件下的动力粘度(kg/(m×s)

      从式(4)中可以看出,只要用试验的方法求得流出系数C,就可按测得的滞止压力P0和滞止温度T0(由查表可得C*)计算出质量流量qm。

      装置流量范围的选择方法和确定

      根据音速喷嘴的流量计算公式(式(4))可知,在临界条件下,改变音速喷嘴的滞止压力值,则可改变通过音速喷嘴的质量流量值。实际上,是通过调节压力调节阀来调节流量。

      同样,也可通过改变流通面积来改变流量,即通过若干个音速文丘利喷嘴的组合,或设计时将某一个音速喷嘴的面积增大来达到所需要的流量。在设计高压或常压式音速喷嘴法气体流量标准装置时,都可以采用这种方法。

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