[发明专利]一种pVTt法气体流量标准装置中附加体积处的温度控制系统

说明书

本发明涉及一种适用于pVTt法气体流量标准装置附加体积处的温度控制系统，可实现对通过被测临界流文丘里喷嘴(CFVN)后附加体积处的温度补偿，实现对附加体积处的温度控制，降低pVTt法气体标准装置的热平衡时间，提升pVTt法气体流量标准装置的测量效率。

技术领域

本发明涉及一种温度控制系统，特别是涉及一种pVTt法气体流量标准装置中附加体积处的温度控制系统。

背景技术

气体流量计量广泛用于能源、环境或医疗等领域的流量监测中，具体而言，在燃气计量，特别是用于对户用燃气表的检测；在环境气体的计量中，用于对废气的监测；在医疗领域的气体计量中，用于对所使用的气体材料进行监测；还可以用于药品、半导体、钢铁、石化等工业制造中的过程控制。因此，气体流量计量的准确对我国经济的发展起到重大作用。

临界流文丘里喷嘴(CFVN)的内部几何参数为渐缩渐扩类型的差压式流量计，其最小截面处被称为喉部，其由入口渐缩到喉部，又由喉部渐扩到出口，包括收缩段、喉部和扩散段。CFVN因其结构简单、无可动部件、准确度高、重复性好等特点，被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，CFVN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。

pVTt法气体流量装置是常用的气体流量基准装置，是气体流量量值统一的源头。pVTt气体流量装置主要包括CFVN、开关阀(附加计时器)、已知体积的标准容器、阀门、真空泵、压力及温度测量及实现数据采集、存储的控制系统。当使用pVTt法气体流量装置对CFVN进行检测时，由于喷嘴特殊的几何结构，气体从入口流向喉部过程中，喷嘴截面积的减小带来气体流速的急剧增加，压力降低，同时带来温度降低；当气体从喉部流到出口时，截面积的增加，带来压力的恢复，同时带来温度恢复，但该温度并不能完全恢复至入口的滞止温度。此外，当带有一定速度的气体经过附加体积流入标准容器内，气体本身速度的剧烈变化会带来气体温度的升高。

因此，气体从滞止状态进入标准容器后，其温度会发生剧烈的变化，造成pVTt法气体流量标准装置的热平衡时间较长，实验效率较低。

发明内容

本发明的目的是在附加体积处实施温度控制系统，以降低pVTt法气体流量标准装置热平衡时间，提高pVTt法气体流量标准装置的检测效率。

本发明提供一种pVTt法气体流量标准装置中附加体积处的温度控制系统，所述pVTt法气体流量标准装置包括临界流文丘里喷嘴、开关阀，标准容器和控制系统；在所述临界流文丘里喷嘴和开关阀之间具有附加体积；所述附加体积一端连接所述临界流文丘里喷嘴，所述附加体积的另一端连接所述开关阀；在所述附加体积处设置有温度控制系统，所述温度控制系统对所述附加体积处的温度进行调控。

其中，所述开关阀连带计时器，用以pVTt法气体标准装置的测量起始的控制及进气时间的记录。

其中，所述标准装置的控制系统对所述临界流文丘里喷嘴的上游滞止温度、滞止压力进行测量，同时记录计时器所记录的进气时间，及标准容器内的起始及最终温度、压力。

其中，所述温度控制系统根据待测临界流文丘里喷嘴的流量大小对温度进行调控。

本发明还提供了一种pVTt法气体流量标准装置中附加体积处的温度控制方法，包括：

启动真空泵，打开标准容器下游阀门，在所述标准容器内的压力抽至起始压力低于200Pa，即p_i200Pa，保证临界流文丘里喷嘴处于临界流的状态，待标准容器内的温度、压力达到稳定后，记录标准容器内的温度、压力；

基于临界流文丘里喷嘴的喉径、滞止温度、滞止压力确定附加体积处的温度调控；