隨著科技不斷進(jìn)步，產(chǎn)品不斷更新，熱工儀表也在不斷的更新?lián)Q代。其中節(jié)流裝置的種類更是多到讓用戶眼花繚亂，用戶不知從何處下手選擇節(jié)流裝置的類型。今天西安華恒儀表廠家為廣大用戶帶來(lái)了臨界流噴嘴的結(jié)構(gòu)及工作原理的文章。

　　我們已經(jīng)知道,當(dāng)氣體流經(jīng)一個(gè)漸縮噴嘴時(shí),如果保持噴嘴上游端壓力P0和溫度T0不變,使其下游壓力P2逐漸減小,則通過(guò)噴嘴的氣體質(zhì)量流量qm將逐漸增加.當(dāng)下游壓力P2下降到某一壓力PC時(shí),通過(guò)噴嘴的質(zhì)量流量將達(dá)到最大值qmax,此時(shí)噴嘴出口的流速已達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲賏.如果繼續(xù)降低下游端壓力P2,通過(guò)噴嘴的質(zhì)量流量將不再增加,(如圖1所示),流速也保持音速不變.我們將噴嘴出口的流速達(dá)到音速的壓力PC稱為臨界壓力,PC/P0稱為臨界壓力比,此時(shí)通過(guò)噴嘴的流量稱為臨界流量.
 

　　由圖1可以看出,只要使噴嘴出口的壓力P2小于PC,那么,即使P2有所變動(dòng),通過(guò)噴嘴的流量也將保持為臨界流不變.所以,我們可以利用臨界流噴嘴的這種“恒流”特性來(lái)標(biāo)定氣體流量計(jì).為了簡(jiǎn)化問(wèn)題,其流量公式可以從簡(jiǎn)化的流體力學(xué)模型(理想氣體,一維,定常及等熵流)推導(dǎo)出來(lái),然后加以系數(shù)修正求得實(shí)際流量.由連續(xù)性方程和理想氣體一維定常等熵流的假設(shè)可得,質(zhì)量流量

　　式(1)中,<稱為臨界流函數(shù),K為等熵指數(shù),R為氣體常數(shù);P0、T0分別為噴嘴入口處氣體滯止壓力和滯止溫度;At為噴嘴喉部面積.有時(shí),質(zhì)量流量公式也表示成

　　和*的差別如式(2)所示.它們相差R.RM為通用氣體常數(shù)(8.314kJ?kmol-1K-1),M為氣體分子量.實(shí)際上,K和R都為流體物性參數(shù),所以,沒(méi)有必要將R分離出代表物性參數(shù)的臨界流函數(shù).

　　式(1)表示流經(jīng)噴嘴的質(zhì)量流量?jī)H與噴嘴入口處介質(zhì)性質(zhì)(K、R)及熱力學(xué)參數(shù)(P0、T0)有關(guān),而與下游狀態(tài)無(wú)關(guān).也即,當(dāng)下游壓力P2下降到臨界壓力以下時(shí),即使有所變動(dòng),通過(guò)噴嘴的質(zhì)量流量也保持恒定.由氣體動(dòng)力學(xué)可知,臨界壓力比PC/P0=(2/K+1)K/K+1,例如對(duì)于空氣,常溫下K=1.4,PC/P00.528.顯然,這樣的壓力降(也即壓力損失)對(duì)于某些系統(tǒng)是不能允許的.

　　為了減小臨界流噴嘴的壓力損失,近年來(lái)國(guó)內(nèi)外較常用的結(jié)構(gòu)是出口帶擴(kuò)壓管的臨界流文丘利噴嘴.它可以使部分壓力得到恢復(fù),從而減小臨界流噴嘴的壓力損失.目前較佳的結(jié)構(gòu)已可以使噴嘴前后的壓力比P2/P0上升到0.9左右.下面以臨界流文丘利噴嘴為例來(lái)討論臨界流噴嘴.

　　相信通過(guò)以上臨界流噴嘴的結(jié)構(gòu)及工作原理的全部容，能夠使大家有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)選擇合適的臨界流噴嘴有所幫助。如有疑問(wèn)，可以隨時(shí)聯(lián)系我們。