一种基于音速喷嘴的气体流量自动控制装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于音速喷嘴的气体流量自动控制装置及其控制方法，基于音速喷嘴的气体流量自动控制装置主要包括音速喷嘴、球阀、减压阀、温度传感器、压力传感器和控制器。该装置利用音速喷嘴原理将质量流量控制过程转化为压力控制过程，并且采用机械自动控制实现压力波动下流量的精确控制，利用新型结构实现量程段的拓展，实现低成本变压力耐受的质量流量控制。本发明专利技术还提出了一种基于音速喷嘴的气体流量自动控制装置及其控制方法。气体流量自动控制装置及其控制方法。气体流量自动控制装置及其控制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于音速喷嘴的气体流量自动控制装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及分析测量
，尤其涉及一种基于音速喷嘴的气体流量自动控制装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]气体流量控制器是能源、化工、医药、航空航天等领域科学研究和工业过程中不可缺少的重要设备。气体流量控制器的精度、稳定性等性能对科学实验结果的可靠性、工业产品的质量等具有重要影响。
[0003]目前实验室及工业应用的气体流量控制器中，常见的有量热式质量流量计、浮子流量计、孔板流量计、涡轮流量计等，也有用到针阀、蝶阀等来控制流量的案例。
[0004]目前常规采用的气体流量控制装置基本只适用于稳定压力条件，对外界压力波动的适应性差，在流量计上下游压力出现变化的条件下，流量控制会产生较大的误差，造成实验的准确性差或者工业产品的质量差。现有的气体流量控制装置大多不带自动控制功能，当所需流量改变时，需要采用人工调节的方式，费时费力且精度及安全性得不到保证。同时，现有气体流量控制装置的量程较小，不能很好适应于量程范围较大的工况。此外，现有高精度气体流量控制装置的成本较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于音速喷嘴的气体流量自动控制装置，其特征在于，包括：由球阀电机驱动的球阀，所述球阀一端连接上游气体管道，所述球阀远离所述上游气体管道的一端连接减压阀；由减压阀电机驱动的所述减压阀，所述减压阀设置在所述球阀下游，所述减压阀和所述球阀之间设置温度传感器；设置在所述减压阀下游的压力传感器，所述压力传感器远离所述减压阀的一端连接音速喷嘴；所述音速喷嘴，利用所述音速喷嘴的质量阻塞效应将气体质量流量控制过程转化为压力控制过程；控制器，所述压力传感器、所述温度传感器、所述球阀电机和所述减压阀电机均与所述控制器电连接。2.如权利要求1所述的气体流量自动控制装置，其特征在于，所述音速喷嘴具有流道截面面积逐渐缩小的收缩段，所述收缩段的最小截面处为所述音速喷嘴的喉部，通过所述喉部的气流速度达到声速时出现所述质量阻塞效应。3.如权利要求2所述的气体流量自动控制装置，其特征在于，所述音速喷嘴中的流动视为一维等熵连续流动，各截面对应的参考状态参数相同，其中临界压力p
*
和滞止压力p0满足：当p
b
≤p
*
时，产生所述质量阻塞效应；当p
b
>p
*
时，不产生所述质量阻塞效应，通过调节p0使通过所述音速喷嘴的气体产生所述质量阻塞效应，其中，γ为气体比热容比；p
b
为背景环境压力，单位为Pa；p
*
为临界压力，单位为Pa；p0为滞止压力，单位为Pa。4.如权利要求3所述的气体流量自动控制装置，其特征在于，产生所述质量阻塞效应时，其中，为质量流量，单位为kg/s；ρ为气体密度，单位为kg/m3；u为气体流速，单位为m/s；A为截面面积，单位为m2；ρ
*
为临界气体密度，单位为kg/m3；u
*
为临界气体流速，单位为m/s；A
*...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃思博，蔡坤鹏，龚娅，黄钰诚，张扬，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：