低压临界流文丘里喷嘴校准装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种低压临界流文丘里喷嘴校准装置，其包括：入口管段，所述入口管段一端直接连接到大气，所述入口管段的另一端延伸连接到汇管的入口；所述汇管的出口和反向汇管的入口之间包括多个通道，在每个通道中设置有气动阀门和标准音速喷嘴，所述多个通道中的标准音速喷嘴具有不同的喉径；所述多个通道连接到待测音速喷嘴，所述待测音速喷嘴的出口端为真空环境；控制部分对标准音速喷嘴和待测音速喷嘴的温度和压力进行测量，所述多个通道中的气动阀门连接到所述控制部分。本实用新型专利技术建立了一套适用于超低压、大流量条件下对音速喷嘴进行直接校准和量值溯源的低压音速喷嘴校准装置，可实现被测音速喷嘴的滞止压力低至10kPa的测试条件。

Calibration Device for Venturi Nozzle with Low Pressure Critical Flow

The utility model discloses a low-pressure critical flow Venturi nozzle calibration device, which comprises an inlet pipe section, one end of which is directly connected to the atmosphere, the other end of the inlet pipe section extends to the inlet of the manifold, and a plurality of channels are arranged between the outlet of the manifold and the inlet of the reverse manifold, in which a pneumatic valve and a standard sonic nozzle are arranged. The standard sonic nozzle in a plurality of channels has different throat diameters; the plurality of channels are connected to the sonic nozzle to be measured, and the outlet of the sonic nozzle to be measured is in a vacuum environment; the control part measures the temperature and pressure of the standard sonic nozzle and the sonic nozzle to be measured, and the pneumatic valves in the plurality of channels are connected to the control part. The utility model establishes a low-pressure sonic nozzle calibration device suitable for direct calibration of sonic nozzles and traceability of quantities under conditions of ultra-low pressure and large flow rate, which can realize the test condition of the measured sonic nozzle's stagnation pressure as low as 10 kPa.

【技术实现步骤摘要】
低压临界流文丘里喷嘴校准装置
本技术涉及一种校准装置，特别是涉及一种低压临界流文丘里喷嘴校准装置。
技术介绍
临界流文丘里喷嘴(简称音速喷嘴)是由入口渐缩到喉部，又渐扩到出口的差压式流量计，包括收缩段、喉部和扩散段。音速喷嘴因其结构简单、无可动部件、准确度高、重复性好等特点，国内外普遍将音速喷嘴作为传递标准对其它类型的气体流量计进行量值传递。同时，音速喷嘴可直接量值溯源至国家气体流量原级标准装置。因此，音速喷嘴在气体流量量值溯源体系中占据重要位置，是保证气体流量计量准确可靠和量值统一的关键环节。航空发动机是航空飞行器的心脏，是展现国家科技、工业和国防实力的重要标志。航空发动机在研制、生产和维修过程中，都需要通过地面室内试车台对其推力性能进行测试。发动机推力性能的测试需要准确的气体流量测量，气体流量测量的准确取决于气体流量标准装置的测量能力。航空发动机通常工作在高空的超低压环境中，超低压、大流量是航空发动机气体流量计量的典型特点，在超低压条件下的流量范围约为40～480kg/s，需要利用较大尺寸的音速喷嘴在超低压条件下实现对航空发动机的大流量的直接校准与量值传递。传统上，音速喷嘴由气体流量原级标准装置对其进行校准。气体流量原级标准装置主要分为质量法和容积法。其中，质量法主要有mt法；容积法包括pVTt法、钟罩式及活塞式等。其中，mt法原级标准装置的工作压力高，流量大，目前国内mt法原级标准装置的最大工作压力为8MPa，最大流量为8kg/s，装置的扩展不确定度为0.1％(k＝2)；pVTt法原级标准装置的准确度高，装置气源可为高压或负压(即工作压力为一个大气压)，目前国负压pVTt法原级标准装置的最大流量为1300m3/h，装置的扩展不确定度为0.05％(k＝2)；钟罩式原级标准装置的工作压力低且受湿度影响较大，流量小；活塞式原级标准装置受其体积管的机械加工水平的影响较大，目前国内的HPPP(高压活塞)法原级标准装置的最大工作压力为10MPa，最大流量为480m3/h，装置的扩展不确定度为0.07％(k＝2)。然而，这些传统方法都受装置本身及空间的限制，工作压力最低至1个大气压，在高压或负压气体介质下的可测流量范围均有限，无法满足超低压、大流量条件下音速喷嘴的直接校准。综上，为实现在超低压、大流量条件下对航空发动机的气体流量计进行量值传递和溯源，需要以性能稳定、准确度高的音速喷嘴作为传递标准，并建立可实现在超低压、大流量条件下对音速喷嘴进行量值溯源的校准装置。
技术实现思路
本技术的目的是解决音速喷嘴无法在超低压、大流量条件下进行直接校准和量值溯源等问题。本技术提供了一种低压临界流文丘里喷嘴校准装置，其包括：入口管段，所述入口管段一端直接连接到大气，所述入口管段的另一端延伸连接到汇管的入口；所述汇管的出口和反向汇管的入口之间包括多个通道，在每个通道中设置有气动阀门和标准音速喷嘴，所述多个通道中的标准音速喷嘴具有不同的喉径；所述多个通道连接到待测音速喷嘴，所述待测音速喷嘴的出口端为真空环境；控制部分对标准音速喷嘴和待测音速喷嘴的温度和压力进行测量，所述多个通道中的气动阀门连接到所述控制部分。其中，在所述入口管段的管道延伸长度上设置有标准音速喷嘴滞止温度取温口和标准音速喷嘴滞止压力取压口。其中，第一温度测量仪表通过所述标准音速喷嘴滞止温度取温口获取对应位置的温度数据；第一压力测量仪表通过标准音速喷嘴滞止压力取压口获得对应位置的压力数据。其中，在所述反向汇管的出口和被检音速喷嘴的入口之间的管道上设置有被检音速喷嘴滞止温度取温口和被检音速喷嘴滞止压力取压口。其中，第二温度测量仪表通过所述被检音速喷嘴滞止温度取温口获取对应位置的温度数据；第二压力测量仪表通过所述被检音速喷嘴滞止压力取压口获得对应位置的压力数据。本技术提供一种采用上述校准装置的校准方法，其步骤为：启动真空泵，在所述待测音速喷嘴的出口端形成真空环境；控制对应通道中的气动阀门，选择预定喉径的标准音速喷嘴与被检音速喷嘴串联；采集对应标准音速喷嘴和待测音速喷嘴的取温口的温度数据，采集对应标准音速喷嘴和待测音速喷嘴的取压口的压力数据，实现在多个流量点下对被检音速喷嘴进行校准，得到被检音速喷嘴在各个喉部雷诺数下的流出系数。本技术建立了一套适用于超低压、大流量条件下对音速喷嘴进行直接校准和量值溯源的低压音速喷嘴校准装置，可实现被测音速喷嘴的滞止压力低至10kPa的测试条件。该装置将并联的5块标准音速喷嘴与被测音速喷嘴串联实现对被测音速喷嘴在多个较低压力点下的流量校准，从而实现对音速喷嘴无法在超低压、大流量条件下进行直接校准和量值溯源。本技术建立了一种可实现在超低压、大流量条件下对音速喷嘴进行量值溯源的校准装置。附图说明图1低压临界流文丘里喷嘴校准装置的测试原理简图；图2低压临界流文丘里喷嘴校准装置的结构示意图；图3被检音速喷嘴的流出系数与喉部雷诺数的平方根倒数间的关系示意图。具体实施方式为了便于理解本技术，下面结合附图对本技术的实施例进行说明，本领域技术人员应当理解，下述的说明只是为了便于对技术进行解释，而不作为对其范围的具体限定。流出系数Cd作为音速喷嘴流出特性的重要参数之一，是关联流过音速喷嘴实际质量流量和理想质量流量的重要参数，也是保证气体流量计量准确可靠和量值统一的关键参数。该标准装置的测试原理简图如图1所示，基于质量守恒，流过标准音速喷嘴的质量流量与通过被检音速喷嘴的质量流量相等，由标准音速喷嘴的滞止温度T0,m、滞止压力P0,m及流出系数Cd,m等重要参数可以求得通过标准音速喷嘴的质量流量qm,u，即通过被检音速喷嘴的实际质量流量，而被检音速喷嘴的理想质量流量qmi,u可通过其相应的物理参数计算得到，因此，被检音速喷嘴的流出系数计算公式如下：基于上述原理，构建了本技术的校准装置，图2为本技术的低压临界流文丘里喷嘴校准装置的结构示意图。本技术的低压临界流文丘里喷嘴校准装置包括用于连接的管段、标准音速喷嘴、气动阀门和待测音速喷嘴等一系列的组件，如图2所示的结构只是为了便于帮助理解本技术的构思，其并不作为对
技术实现思路
的唯一性限定，本领域人员可以对其结构组件进行适当的替换和变更，以及相互的连接关系中可以是直接接触也可以是通过中间部件间接接触等情况，在本领域人员的合理预期范围内的置换或替代或省略均应落入本技术的范围之内。如图2所示，入口管段1，所述入口管段1一端直接连接到大气，所述入口管段1的另一端延伸连接到汇管4，在所述入口管段1的管道延伸长度上依次设置有标准音速喷嘴滞止温度取温口2和标准音速喷嘴滞止压力取压口3，第一温度测量仪表通过所述标准音速喷嘴滞止温度取温口2获取对应位置的温度数据；第一压力测量仪表通过标准音速喷嘴滞止压力取压口3获得对应位置的压力数据。所述汇管4为单入口多出口方式，优选所述汇管包括1个入口和5个出口，如图1所示的所述汇管4包括第一入口和第一出口、第二出口、第三出口、第四出口和第五出口。所述第一出口、第二出口、第三出口、第四出口和第五出口均通过管道连接到气动阀门5，每个气动阀门5对应一个出口，每个所述气动阀门5对应连接到一个标准音速喷嘴6的入口端。对应于汇管4具有5个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压临界流文丘里喷嘴校准装置，其包括：入口管段，所述入口管段一端直接连接到大气，所述入口管段的另一端延伸连接到汇管的入口；其特征在于：所述汇管的出口和反向汇管的入口之间包括多个通道，在每个通道中设置有气动阀门和标准音速喷嘴，所述多个通道中的标准音速喷嘴具有不同的喉径；所述多个通道连接到待测音速喷嘴，所述待测音速喷嘴的出口端为真空环境；控制部分对标准音速喷嘴和待测音速喷嘴的温度和压力进行测量，所述多个通道中的气动阀门连接到所述控制部分。

【技术特征摘要】
1.一种低压临界流文丘里喷嘴校准装置，其包括：入口管段，所述入口管段一端直接连接到大气，所述入口管段的另一端延伸连接到汇管的入口；其特征在于：所述汇管的出口和反向汇管的入口之间包括多个通道，在每个通道中设置有气动阀门和标准音速喷嘴，所述多个通道中的标准音速喷嘴具有不同的喉径；所述多个通道连接到待测音速喷嘴，所述待测音速喷嘴的出口端为真空环境；控制部分对标准音速喷嘴和待测音速喷嘴的温度和压力进行测量，所述多个通道中的气动阀门连接到所述控制部分。2.如权利要求1所述的低压临界流文丘里喷嘴校准装置，其特征在于：在所述入口管段的管道延伸长度上设置有标准音速喷嘴滞止温度取温口和标准音速喷嘴滞止压力取压口...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春辉，苏金友，袁世辉，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11