音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的誤差分析
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2 誤差分析
根據(jù)式（1），整個(gè)裝置的不確定度為
流出系數(shù)，是對(duì)"一維、等熵流動(dòng)"這種假設(shè)的修正。實(shí)驗(yàn)表明，C只是雷諾數(shù)Red的函數(shù)，lSO9300給出的流出系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式[2]為
式(3)是根據(jù)一些實(shí)驗(yàn)資料擬合而成的，按此公式求出的流出系統(tǒng)的相對(duì)誤差為±0.5%。如用PVTt法氣體標(biāo)準(zhǔn)裝置實(shí)標(biāo)，其相對(duì)誤差可≤±0.2%。
在本裝置中，我們采用PVTt法氣體標(biāo)準(zhǔn)裝置實(shí)標(biāo),Ec=±0.2%。
2·2臨界流函數(shù)C'
實(shí)際氣體的臨界流函數(shù)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(shù)變化很小，通常用一常數(shù)表示。
當(dāng)用音速文丘利噴嘴標(biāo)定各種流量?jī)x表時(shí)，為了節(jié)省設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，目前國(guó)內(nèi)一般均使用濕空氣作為試驗(yàn)介質(zhì)，而臨界流函數(shù)C'仍按干空氣計(jì)算，當(dāng)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(yàn)介質(zhì)，但計(jì)算時(shí)卻通常按干空氣的摩爾質(zhì)量計(jì)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(dāng)空氣濕度較大時(shí)，會(huì)帶來(lái)較大的誤差，這時(shí)，在計(jì)算過(guò)程中通常需要對(duì)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(duì)此作修正，由此帶來(lái)的誤差很小，在這里忽略不計(jì)。
2 · 4噴嘴喉部?jī)?nèi)截面積A
根據(jù)臨界流流量計(jì)檢定規(guī)程[4]，Ed≤±0.1%，所以EA=±2Ed≤±0。2%。
2·5滯止絕對(duì)壓力p0
我們假定了氣體在文丘里噴嘴入口處是處于滯止?fàn)顟B(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(dāng)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、壓力分別稱為滯止溫度、滯止壓力。當(dāng) β不夠小時(shí)，就需要由測(cè)得的流動(dòng)狀態(tài)參數(shù)算出滯止?fàn)顟B(tài)參數(shù)。
在ISO9300中，給出了實(shí)測(cè)壓力與滯止壓力的關(guān)系[2]：
根據(jù)文獻(xiàn)[1]，當(dāng) β≤0.5時(shí)，式(5)可近似表示為
在本裝置中，β =0.2，我們用實(shí)測(cè)絕對(duì)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(jì)算:
第一種方法：差壓變送器+大氣壓力計(jì)+A/D，差壓變送器的高壓室直接通大氣，低壓室用于測(cè)量滯止容器的壓力，這樣測(cè)得的壓力實(shí)際上是真空度，要想得到絕對(duì)壓力，必須用大氣壓力計(jì)測(cè)得大氣壓，絕對(duì)壓力=大氣壓－真空度。所以采用這種方法的誤差E2應(yīng)包括絕對(duì)壓力變送器的誤差E21、大氣壓力計(jì)的誤差E22和A/D數(shù)據(jù)采集卡的誤差E23：
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