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流量計算公式

1 臨界壓力比及其計算公式 當氣流處于亞音速時,喉部的氣體流速將隨節流壓力比(即出口壓力P1與上游滯止壓力P0之比)的減小而增大。當節流壓力比減小到一定值時,喉部流速達到最大流速----音速,即達到所謂的臨界流,此時,如果P0不變,再減小P1(即再減小節


1 臨界壓力比及其計算公式

      當氣流處于亞音速時,喉部的氣體流速將隨節流壓力比(即出口壓力P1與上游滯止壓力P0之比)的減小而增大。當節流壓力比減小到一定值時,喉部流速達到最大流速----音速,即達到所謂的臨界流,此時,如果P0不變,再減小P1(即再減小節流壓力比)流速將保持不變,也就是說,流速不再受下游壓力的影響。此時的文丘利噴嘴稱為音速文丘利噴嘴,又稱臨界流文丘利噴嘴,此時的節流壓力比稱為臨界壓力比。

      在理想條件下,即氣流是一維流動、等熵、完全氣體,則從理論上可導出臨界壓力比的計算公式:

 


式中,k----氣體等熵指數,對于完全氣體,k等于比熱比。
對于空氣,k=1.4,則(P1 /P0)= 0.528

      2 理想條件下的質量流量

      在理想條件下, 音速文丘利噴嘴的質量流量公式:

 


式中,qmi ---- 音速文丘利噴嘴在理想條件下的質量流量(kg/s)
A* ---- 音速文丘利噴嘴的喉部面積(m2)
C*i ---- 氣體在理想條件下的臨界流函數

 


P0 ---- 音速文丘利噴嘴前的氣體滯止絕對壓力(Pa)
T0 ---- 音速文丘利噴嘴前的氣體滯止絕對溫度(K)
RM ---- 氣體常數(J/(kg×K)),對于空氣,R=287.1

      3 實際條件下的質量流量

      在實際條件下,音速文丘利噴嘴的質量流量公式:式中, qm ---- 音速文丘利噴嘴在實際條件下的質量流量(kg/s)
C*---- 氣體在實際條件下的臨界流函數,假定氣體為一維、等熵流動, 利用實際氣體的熱力學性質表,可用計算機計算出來。
C ---- 流出系數,C是對“一維、等熵流動” 等假設條件的修正。C只是雷諾數Red的函數。式中,Red ----音速文丘利噴嘴的喉部雷諾數(無量綱)
d ---- 音速文丘利噴嘴的喉部直徑(m)
m0 ---- 氣體在滯止條件下的動力粘度(kg/(m×s)

      從式(4)中可以看出,只要用試驗的方法求得流出系數C,就可按測得的滯止壓力P0和滯止溫度T0(由查表可得C*)計算出質量流量qm。

      裝置流量范圍的選擇方法和確定

      根據音速噴嘴的流量計算公式(式(4))可知,在臨界條件下,改變音速噴嘴的滯止壓力值,則可改變通過音速噴嘴的質量流量值。實際上,是通過調節壓力調節閥來調節流量。

      同樣,也可通過改變流通面積來改變流量,即通過若干個音速文丘利噴嘴的組合,或設計時將某一個音速噴嘴的面積增大來達到所需要的流量。在設計高壓或常壓式音速噴嘴法氣體流量標準裝置時,都可以采用這種方法。

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