临界流喷嘴的结构及工作原理

　　随着科技不断进步，产品不断更新，热工仪表也在不断的更新换代。其中节流装置的种类更是多到让用户眼花缭乱，用户不知从何处下手选择节流装置的类型。今天西安华恒仪表厂家为广大用户带来了临界流喷嘴的结构及工作原理的文章。

　　我们已经知道,当气体流经一个渐缩喷嘴时,如果保持喷嘴上游端压力P0和温度T0不变,使其下游压力P2逐渐减小,则通过喷嘴的气体质量流量qm将逐渐增加.当下游压力P2下降到某一压力PC时,通过喷嘴的质量流量将达到最大值qmax,此时喷嘴出口的流速已达到当地音速a.如果继续降低下游端压力P2,通过喷嘴的质量流量将不再增加,(如图1所示),流速也保持音速不变.我们将喷嘴出口的流速达到音速的压力PC称为临界压力,PC/P0称为临界压力比,此时通过喷嘴的流量称为临界流量.
 

　　由图1可以看出,只要使喷嘴出口的压力P2小于PC,那么,即使P2有所变动,通过喷嘴的流量也将保持为临界流不变.所以,我们可以利用临界流喷嘴的这种“恒流”特性来标定气体流量计.为了简化问题,其流量公式可以从简化的流体力学模型(理想气体,一维,定常及等熵流)推导出来,然后加以系数修正求得实际流量.由连续性方程和理想气体一维定常等熵流的假设可得,质量流量

　　式(1)中,<称为临界流函数,K为等熵指数,R为气体常数;P0、T0分别为喷嘴入口处气体滞止压力和滞止温度;At为喷嘴喉部面积.有时,质量流量公式也表示成

　　和*的差别如式(2)所示.它们相差R.RM为通用气体常数(8.314kJ?kmol-1K-1),M为气体分子量.实际上,K和R都为流体物性参数,所以,没有必要将R分离出代表物性参数的临界流函数.

　　式(1)表示流经喷嘴的质量流量仅与喷嘴入口处介质性质(K、R)及热力学参数(P0、T0)有关,而与下游状态无关.也即,当下游压力P2下降到临界压力以下时,即使有所变动,通过喷嘴的质量流量也保持恒定.由气体动力学可知,临界压力比PC/P0=(2/K+1)K/K+1,例如对于空气,常温下K=1.4,PC/P00.528.显然,这样的压力降(也即压力损失)对于某些系统是不能允许的.

　　为了减小临界流喷嘴的压力损失,近年来国内外较常用的结构是出口带扩压管的临界流文丘利喷嘴.它可以使部分压力得到恢复,从而减小临界流喷嘴的压力损失.目前较佳的结构已可以使喷嘴前后的压力比P2/P0上升到0.9左右.下面以临界流文丘利喷嘴为例来讨论临界流喷嘴.

　　相信通过以上临界流喷嘴的结构及工作原理的全部容，能够使大家有一个较为全面的认识，对选择合适的临界流喷嘴有所帮助。如有疑问，可以随时联系我们。