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音速?lài)娮鞖怏w流量標準裝置的誤差分析
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時(shí)間：2013-01-12
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2 誤差分析
根據式（1），整個(gè)裝置的不確定度為 
2·1流出系數C
流出系數，是對"一維、等熵流動(dòng)"這種假設的修正。實(shí)驗表明，C只是雷諾數Red的函數，lSO9300給出的流出系數經(jīng)驗公式[2]為 
式中：Red為音速?lài)娮旌聿坷字Z數；d為音速?lài)娮旌聿績(jì)葟?；?為氣體在滯止條件下的動(dòng)力粘度；a，b，n的數值按不同種類(lèi)的文丘利噴嘴和雷諾數范圍而不同。
式(3)是根據一些實(shí)驗資料擬合而成的，按此公式求出的流出系統的相對誤差為±0.5%。如用PVTt法氣體標準裝置實(shí)標，其相對誤差可≤±0.2%。
在本裝置中，我們采用PVTt法氣體標準裝置實(shí)標,Ec=±0.2%。
2·2臨界流函數C'
實(shí)際氣體的臨界流函數不但與滯止壓力、溫度有關(guān)而且與氣體組份有關(guān)。由于在常溫、常壓附近，臨界流函數變化很小，通常用一常數表示。
當用音速文丘利噴嘴標定各種流量?jì)x表時(shí)，為了節省設備投資和運行費用，目前國內一般均使用濕空氣作為試驗介質(zhì)，而臨界流函數C'仍按干空氣計算，當空氣濕度較大時(shí)，會(huì )帶來(lái)較大的誤差。在本裝置中，Ec≤±0.2%。
2 · 3摩爾質(zhì)量M
由于使用濕空氣作為試驗介質(zhì)，但計算時(shí)卻通常按干空氣的摩爾質(zhì)量計算。濕空氣是干空氣和水蒸汽的混合物，通常大氣中水蒸汽的摩爾成分很小，濕空氣和干空氣的摩爾質(zhì)量相差很小。當空氣濕度較大時(shí)，會(huì )帶來(lái)較大的誤差，這時(shí)，在計算過(guò)程中通常需要對空氣濕度的影響進(jìn)行修正。
在本裝置中，由于在使用過(guò)程中，空氣濕度較小，因而沒(méi)對此作修正，由此帶來(lái)的誤差很小，在這里忽略不計。
2 · 4噴嘴喉部?jì)冉孛娣eA
根據臨界流流量計檢定規程[4]，Ed≤±0.1%，所以EA=±2Ed≤±0。2%。
2·5滯止絕對壓力p0
我們假定了氣體在文丘里噴嘴入口處是處于滯止狀態(tài)，即氣體流速以等熵過(guò)程降為零時(shí)的狀態(tài)。此時(shí)，入口處流速趨于零，相當于入口截面積相比于喉部截面積趨于無(wú)窮大，即直徑比 β趨于零，此時(shí)的溫度、壓力分別稱(chēng)為滯止溫度、滯止壓力。當 β不夠小時(shí)，就需要由測得的流動(dòng)狀態(tài)參數算出滯止狀態(tài)參數。
在ISO9300中，給出了實(shí)測壓力與滯止壓力的關(guān)系[2]：
式中：p0為噴嘴滯止絕對壓力；p1為噴嘴入口實(shí)測絕對壓力；k為等熵指數，對于理想氣體，k等于比熱比；Ma1為文丘里噴嘴入口處的馬赫數。
根據文獻[1]，當 β≤0.5時(shí)，式(5)可近似表示為 
對于空氣，k=1.4。
在本裝置中，β =0.2，我們用實(shí)測絕對壓力(圖1中滯止容器的壓力p1)直接代替了噴嘴滯止壓力，由此所帶來(lái)的誤差E1可用式(6)計算: 
通常實(shí)測絕對壓力的測量可以采用兩種方法：
第一種方法：差壓變送器+大氣壓力計+A/D，差壓變送器的高壓室直接通大氣，低壓室用于測量滯止容器的壓力，這樣測得的壓力實(shí)際上是真空度，要想得到絕對壓力，必須用大氣壓力計測得大氣壓，絕對壓力=大氣壓－真空度。所以采用這種方法的誤差E2應包括絕對壓力變送器的誤差E21、大氣壓力計的誤差E22和A/D數據采集卡的誤差E23： 
第二種方法：絕對壓力變送器+A/D，直接用絕對壓力變送器測量滯止容器的絕對壓力。所以采用這種方法的誤差E2包括絕對壓力變送器的誤差E24和A/D數據采集卡的誤差E23： 
在本裝置中，采用了第二種方法，其中絕對壓力變送器的量程為0～0.12MPa，精度為±0.2%，采用臺灣研華的12位A/D數據采集卡，精度為±0.015%，所以
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