GB/T 17805-2025 柴油机进、排气流量的测量

　　ICS 17. 120;27. 020 CCS J 90

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 17805—2025代替 GB/T 17805—1999

　　柴油机进、排气流量的测量

　　Measurementofintakeairorexhaustgasflow ofdieselengines

　　2025-12-02发布 2026-07-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 17805—2025

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 符号 1

　　5 主要设备 2

　　5. 1 流量测量系统 2

　　5. 2 稳压箱容积 2

　　6 测量系统 3

　　6. 1 通用要求 3

　　6. 2 流量喷嘴 3

　　6. 3 层流流量计 5

　　6. 4 涡街流量计 6

　　6. 5 超声流量计 6

　　6. 6 热式气体质量流量计 7

　　6. 7 阿纽巴气体质量流量计 8

　　6. 8 其他流量计 8

　　7 测量系统准备 9

　　7. 1 空气流量测量系统密封性试验 9

　　7. 2 流量喷嘴 10

　　7. 3 层流流量计 10

　　7. 4 涡街流量计 11

　　7. 5 超声流量计 12

　　7. 6 热式气体质量流量计 12

　　7. 7 阿纽巴气体质量流量计 12

　　8 进气流量测量 12

　　8. 1 通用测量数据 12

　　8. 2 喷嘴流量计 13

　　8. 3 层流流量计 18

　　8. 4 涡街流量计 20

　　8. 5 时差法超声流量计 21

　　8. 6 插入式热式气体质量流量计 22

　　9 排气流量测量 23

　　Ⅰ

　　GB/T 17805—2025

　　9. 1 排气流量间接测量 23

　　9. 2 排气流量直接测量 24

　　附录 A (资料性) 流量喷嘴 25

　　A. 1 说明 25

　　A. 2 校准方法 25

　　附录 B (资料性) 容积式流量计的校准方法 26

　　附录 C (资料性) 排气质量流量的间接测量 27

　　C. 1 范围 27

　　C. 2 测量排气流量的设备和操作程序 27

　　C. 3 操作程序 27

　　参考文献 29

　　Ⅱ

　　GB/T 17805—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件代替 GB/T 17805—1999《柴油机进 、排气流量的测量》,与 GB/T 17805—1999相比 ,除结构调整和编辑性改动外 ,主要技术变化如下 :

　　a) 更改了范围(见第 1 章 ,1999年版的第 1 章) ;

　　b) 更改了缩略语和符号(见第 4章 ,1999年版的 2. 2) ;

　　c) 增加了超声流量计的选择和校准(见 6. 5) ;

　　d) 增加了热式气体质量流量计的选择和校准(见 6. 6) ;

　　e) 增加了阿纽巴气体质量流量计的选择和校准(见 6. 7) ;

　　f) 删除了斜管压力计的使用(见 1999年版的 5. 2) ;

　　g) 增加了超声流量计的安装要求 、压力和温度测量(见 7. 5) ;

　　h) 增加了热式气体质量流量计的安装要求(见 7. 6) ;

　　i) 增加了阿纽巴气体质量流量计的安装要求(见 7. 7) ;

　　j) 增加了时差法超声流量计流量测量(见 8. 5) ;

　　k) 增加了插入式热式气体质量流量计流量测量(见 8. 6) ;

　　l) 增加了排气流量直接测量(见 9. 2) 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国机械工业联合会提出 。

　　本文件由全国内燃机标准化技术委员会(SAC/TC177)归 口 。

　　本文件起草单位 :上海新动力汽车科技股份有限公司 、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司 、江苏黯图测试技术有限公司 、广西玉柴机器股份有限公司 、雪龙集团股份有限公司 、浙江新柴股份有限公司 、厦门环境保护机动车污染控制技术中心 、云南交通运输职业学院 、昆明理工大学 、无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 。

　　本文件主要起草人 :李玉 洁 、杨 卫 东 、刘 建 勇 、张 登 、伍 平 铅 、瞿 锋 、张 枫 、史 嵩 雁 、郑 祖 伟 、雷 基 林 、毕洪宝 、张大伟 、邓伟 、温任林 、陆世荣 、郑腾 、刘骏 、计维斌 。

　　本文件于 1999年首次发布 ,本次为第一次修订 。

　　Ⅲ

　　GB/T 17805—2025

　　柴油机进、排气流量的测量

　　1 范围

　　本文件规定了试验室环境下柴油机进 、排气流量的主要设备 、测量系统和测量方法 。

　　本文件适用于试验室环境下测量柴油机燃烧空气流量的方法 ,其他燃料的柴油机参照使用 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB 17691—2018 重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)

　　GB 18352. 6—2016 轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)

　　JJG 1030—2007 超声流量计检定规程

　　JJG 1132 热式气体质量流量计检定规程

　　3 术语和定义

　　本文件没有需要界定的术语和定义 。

　　4 符号

　　下列符号适用于本文件 。

　　B — 大气压力 ,kPa。

　　C — 流出系数 。

　　D — 上游管径 ,mm。

　　d — 喷嘴喉部或孔口直径 ,mm。

　　E — 渐近速度系数 。

　　Fa — 面热膨胀系数 。

　　f — 频率 , Hz。

　　Mm — 摩尔质量,g/mol。

　　Mmair — 空气摩尔质量 :28. 964g/mol。

　　MmH2O — 水摩尔质量 :18. 015 g/mol。

　　·

　　m — 质量流量 ,kg/s。

　　Re — 雷诺数 。

　　p — 压力 ,kPa。

　　Q — 体积流量 ,m3/s。

　　RU — 通用气体常数 :8. 314J/(mol· K) 。

　　T — 温度 ,K。

　　1

　　GB/T 17805—2025

　　Y — 膨胀系数 。

　　Z — 压缩系数 。

　　β — 喷嘴喉部直径比(喉部或孔口直径与上游管径之比) 。 ρ — 密度 ,kg/m3 。

　　γ — 空气比热比 :1. 40。

　　Δp — 压差 ,kPa。

　　5 主要设备

　　5. 1 流量测量系统

　　流量测量系统的组成和要求见图 1。

　　从稳压箱到柴油机可采用软管连接 ,管路长度宜保持最短 ;管径的选择基于最大流速不超过 90 m/s标引序号说明 :

　　1— 空气滤清器 ,按流量计的要求进行安装及使用 ;

　　2— 流量计 ,根据需求选择其 一 ;

　　3— 无脉冲鼓风机(选用) ,弥补因由流量计和温度控制器所引起的压力损失流量计 ;

　　4— 温度控制器(选用) ;

　　5— 柴油机进气压力控制阀(选用) ;

　　6— 稳压箱 ,见 5. 2;

　　7— 柴油机 ;

　　8— 排气背压阀 ;

　　9— 排气流量计 ,可选 ,建议安装在距柴油机排气法兰 20倍排气管径处 。

　　注 1: p1、p2、p3 和 p4 为对应位置处的压力 ,通常通过安装压力传感器进行测量 。

　　注 2: T1 、T2、T3 和 T4 为对应位置处的温度 ,通常通过安装温度传感器进行测量 。

　　图 1 部件框图

　　5.2 稳压箱容积

　　由于柴油机的特性 ,空气测量系统中可能出现压力脉动 。通常 , 系统中的脉动 ,对绝大多数空气流量计量装置均会产生不利的影响 ,为了准确测量空气流量 ,应对其进行控制 。流量计和柴油机进气管之间的稳压箱可以通过减弱脉动使流量计免受影响 。

　　a) 推荐的稳压箱最小容积应符合公式(1)的规定 。

　　Vpc …………………………( 1 )

　　式中 :

　　Vpc— 稳压箱容积 ,单位为立方米(m3 ) ;

　　Vsw— 单缸排量 ,单位为升(L) ;

　　n — 空气流量测量范围内的柴油机最低转速 ,单位为转每分(r/min) ;

　　Nst— 冲程数 ;

　　2

　　GB/T 17805—2025

　　K — 无因次常数 。推荐值为 :用喷嘴的自然吸气柴油机 K 值为 180;不用喷嘴的 自然吸气柴油机的 K 值为 90;其他流量计和柴油机的 K 值为 90。

　　b) 如果试验数据表明柴油机和流量计对稳压箱的容积不敏感 ,可不用稳压箱 。 以下检查有助于确定压力脉动的影响 。

　　1) 应在流量计和稳压箱之间某点处测定脉动频率 。

　　2) 可用低压传感器或传声器检测脉动 ,将其输出送入窄带频率分析仪或快速傅里叶变换分析仪(FFT)中进行分析 。

　　3) 用公式(2)确定脉动影响 。

　　NH

　　式中 :

　　NH — 霍奇森数 ;

　　Vfs — 流量系统容积(脉动源和流量计间的管路) ,单位为立方米(m3 ) ;

　　f — 脉动频率 ,单位为赫兹(Hz) ;

　　Q — 平均体积流量 ,单位为立方米每秒(m3/s) ;

　　Δp — 从脉动源到流量计的系统平均压降 ,单位为千帕(kPa) ;

　　pA — 流量计处的环境绝对压力 ,单位为千帕(kPa) ;

　　KH — 单位换算系数 ,1. 0。

　　4) 霍奇森数(NH )应大于 2 才能使脉动引起的误差达到最小 。对于空气流量测量系统 , 因没有已知的修正系数 ,所以应把流量计与脉动源隔离 ,使脉动的影响减到最小 。

　　5) 对涡街流量计 ,重要的是要把流量计旋涡分离频率附近的脉动频率的振幅减至最小 。

　　6 测量系统

　　6. 1 通用要求

　　应使用 5. 1所述的流量测量系统 。流量计 、无脉冲鼓风机 、稳压箱 、温度控制器和节流阀可以组合在单个装置内 。

　　6.2 流量喷嘴

　　6.2. 1 概述

　　光滑收缩喷嘴是测量柴油机空气流量最常用的流量计之 一 。作为一种压差式流量计 ,其渐缩形进口段平滑过渡成缩小的圆筒形截面或喉部 。采用渐缩形进口的目的是要引导空气按照规定的方式均匀地进入喉部 。横截面缩小可使流动空气明显加速 ,并且在进口和喉部处产生压差 。 收缩段可以有多种形状 ,美国机械工程师学会(ASME)的长径和短径以及直径喷嘴(见附录 A) ,就是这些形式中的几种实例 。这些形式中每种喷嘴由于不同的流量系数都具有相似但略有不同的流动特性 。 除此之外 ,每种喷嘴的流量计算都相同 。本文件中的流量计均可用于测量柴油机在或接近正常室温和压力下的空气流量 。常用装置如图 2~ 图 4所示 。

　　3

　　GB/T 17805—2025

　　注 : 当有数据表明 5d和 10d对试验结果无明显影响时可采用 5d。

　　图 2 从大气流入容器的喷嘴

　　a) b)

　　图 3 从大气流入管路的喷嘴

　　注 : a 为喷嘴有效尺寸 。

　　图 4 管内喷嘴

　　6.2.2 喷嘴选择

　　市场供应的喷嘴可以满足大多数试验的需要 。通常需要选择几种不同喉部直径的喷嘴以覆盖大多数柴油机流量测量范围 。

　　4

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　　6.2.3 校准要求

　　每只喷嘴及其相邻部分均应在整个流量范围内进行校准 。符合图 2 的系统可取消管路部分 ;如果采用 ASME标准喷嘴 ,可用 8. 2. 3所介绍的流出系数公式代替校准 。 空气流量测量的精确度直接取决于校准的精确度(见 8. 2 的误差源) 。精确度指标取决于数据的用途 。柴油机的进气流量用于柴油机若干基本性能的计算 ,其读数误差宜在 2%以内 。

　　喷嘴流量计有不同的校准方法 ,首选方法见附录 B。 另一种方法是把待校准的喷嘴流量计与以前已校准的流量计串接起来 ,记录它们在整个共同流量范围内的相关数据 ,所需记录的数据见第 8章 。

　　当相邻管路部分发生变化 ,或者在喷嘴的收缩段或喉部出现磨损或污垢时 ,建议对系统进行重新校准和泄漏检查 。 只要注意使用和保持清洁 ,喷嘴流量计并不需要定期重新校准 。

　　6.3 层流流量计

　　6.3. 1 通则

　　计量元件由很多平行排列的窄流通道组成(见图 5) ,其结构应十分坚固 , 以确保在校试间隔期的正常使用中有固定的几何形状 。流量计的尺寸应经过选择 ,使通过计量元件的气流在所有试验条件下均是层流 。 当气流为层流时 ,流量计的压降就与通过流量计的气体流速成正比 ,而且时间平均压降与时间平均体积流量成正比 。 当峰值流量保持在层流范围 ,流量计可用于测量轻微脉动的流量 ,并可读出实时平均压降 。原则上 , 当精确度相同时 ,层流流量计适用的流量范围较压差式流量计大 , 因为其流量正比于压降而不是压降的平方根 。虽然层流流量计具有若干优点,但需要清洗和经常定期重新校准 , 以维持它的精确度 。

　　图 5 层流元件的一般结构

　　6.3.2 流量计选择

　　如能按照制造厂推荐的方法进行安装 , 市面上按照最佳比例设计的流量计 , 均可保证得到层流流动 。如有制造厂建议 ,还应使用整流管和在取压旋塞内设置黏性阻尼器 。

　　6.3.3 校准要求

　　每只流量计应在整个流量范围内进行校准 。如果安装不符合流量计制造厂的建议 ,则流量计应与其邻接管路一起进行校准 。空气流量测量的精确度直接取决于校准的精确度 。精确度指标应由数据的用途决定 。柴油机的进气流量用于柴油机若干基本性能的计算 ,其读数误差宜在 2%以内 。

　　5

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　　层流流量计有不同的校准方法 ,首选方法见附录 B。 另一种方法是把流量计与以前已校准的流量计串接起来 ,记录它们在整个共同流量范围内的相关数据 。所需记录的数据见第 8 章 。 由于内壁堆积污垢 ,可能使计量段的流量系数变化 , 因此建议定期对流量计进行重新校准 。注意上游过滤和定期清洁有助于减少重新校准的需求 。

　　6.4 涡街流量计

　　6.4. 1 概述

　　系用于检测流场中非流线型物体尾部连续形成的旋涡频率的流量计 。边界层的分离交替出现在物体的一侧和另一侧 。业已证明雷诺数大于 1000~2000时旋涡分离频率只是流体速度的函数 。旋涡分离频率的检测可以通过多种技术进行 ,取决于制造厂和应用场合 。

　　6.4.2 流量计选择

　　商用涡街流量计可覆盖较大的流量范围 。 由于量程比可达 10 ∶ 1 和 20 ∶ 1,且读数精度为 1% , 因此可选择只用一个流量计覆盖柴油机的整个流量范围 。

　　6.4.3 校准要求

　　商用涡街流量计一般具有在整个流量范围内使用的单一校准系数 ,应按照流量计在柴油机试验时的安装状态验证校准值 。精确度指标应由数据的用途决定 。柴油机的进气流量用于柴油机若干基本性能的计算 ,其读数精度宜在 2%以内 。 当空气流量测量要求达到这一精确度时 ,建议对该校准系数的变化进行修正 ,而不是使用单一数值 。

　　校准数据可以按最小二乘回归法用幂级数多项式表示 ,应确保公式能精确表达校准数据 。最好的办法是用图解方法把公式和原始数据展示在同一图上 。不应用该公式来计算校准范围以外的流量 。一般来说 ,用二阶或三 阶 多 项 式 表 示 的 公 式 可 以 使 校 准 数 据 的 精 确 度 在 0. 5%范 围 以 内 (参 考 计 算 见8. 4. 2) 。

　　涡街流量计有不同的校准方法 。 由于流量计在安装时需要校准 , 因此需要串接一只已校准好的流量计 ,诸如喷嘴装置 ,并记录它们在整个共同流量范围内的有关数据 。所需记录的数据见第 8章 。

　　6.5 超声流量计

　　6.5. 1 概述

　　超声流量计是一种基于超声波在流动介质中传播速度等于被测介质的平均流速与声波在静止介质中速度的矢量和的原理开发的流量计 ,主要由换能器和转换器组成 ,有传播速度差法 、多普勒法 、波束偏移法 、噪声法及互相关法等不同类型 。其中传播速度差法又包括时差法 、相位差法和频差法 , 目前时差法超声流量计是应用最广泛的 ,它利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测量流体流量 。

　　超声流量计是利用测量超声波在管道中传播的时间原理而实现的 ,气体流量则通过气体流速 、管道截面及雷诺数等得到 。其基本原理如图 6所示 。

　　6

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　　标引序号说明 :

　　L — 换能器之间的距离 ;

　　vx— 沿声道线的轴向流速 ;

　　θ — 声信号相对于介质流的 X 方向的倾斜角 。

　　图 6 气体超声流量计基本原理图

　　6.5.2 流量计选择

　　选择最适合的超声流量 计 进 行 流 量 测 量 , 需 要 考 虑 测 量 介 质 、管 道 类 型 和 尺 寸 、精 度 和 范 围 等 因素 ,选择合适的超声流量计有助于提高流量检测效率和精度 。要求精确度为 -2% ~2% 。

　　6.5.3 校准要求

　　在实际校准过程中 ,根据流量连续的原理 ,将被检流量计与校准流量计串联在一起 ,对比标准表流量的测量值与被检流量计的测量值 。依据校准/测量结果 ,验证流量测量值的精确度 。

　　6.6 热式气体质量流量计

　　6.6. 1 概述

　　热式气体质量流量计的测量原理是利用流动的气体与热源之间的热量交换原理 ,在流量计内设置热源 ,根据气体流过热源时发生的热量变化 ,得到气体的质量流量 。热式气体质量流量计主要由表体 、加热器及温度传感器组成 。恒温差法插入式热式气体质量流量计为测量柴油机进气流量常用方法 ,其基本原理图见图 7。

　　标引序号说明 :

　　1 和 2— 温度传感器 ;

　　IH — 加热电流 。

　　图 7 恒温差法插入式热式气体质量流量计原理图

　　7

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　　6.6.2 流量计选择

　　热式气体质量流量计由其测量原理可知 ,其受温度影响很大 ,故仅适合柴油机进气流量测量 。按柴油机进气量及设备耐用性 ,推荐使用恒温差法插入式热式气体质量流量计 ,原理图见图 7。

　　6.6.3 校准要求

　　热式气体质量流量计的准确性受压力 、温度及湿度等多因素影响 。 为确保测量结果的准确性和可靠性 ,需要定期对热式气体质量流量计进行校准 。

　　实验室校准 ,是将热式气体质量流量计安装在校准装置上(其中校准装置有皂膜式气体流量校准装置 、校准表法气体流量校准装置 、钟罩式气体流量校准装置和活塞式气体流量校准装置) , 以校准流量作为输入 ,通过比对测量结果与校准流量值的差异 ,来确定流量计的准确性 。

　　6.7 阿纽巴气体质量流量计

　　6.7. 1 概述

　　阿纽巴气体质量流量计是基于皮托管测速原理发展而来的一种新型差压式流量计 。通过特殊的检测杆引压孔分布结构 ,可测量四个单元面积的平均高压和平均低压的压差 ,进而测量流体平均流速 , 而平均流速与流量成正比 。测量原理如图 8所示 。

　　图 8 阿纽巴气体质量流量计原理图

　　6.7.2 流量计选择

　　阿纽巴气体质量流量计为压差式流量计 ,其原理应符合 GB 17691—2018直接测量柴油机排气质量流量的要求 。 阿纽巴气体质量流量计的测量量程应覆盖实测流量的最大值 ,应采取预防措施避免测量误差而造成排放值产生误差 。

　　6.7.3 校准要求

　　应使用空气或排气对照可追溯校准对阿纽巴气体质量流量计的性能进行验证 ,例如 ,使用一个经过验证的阿纽巴气体质量流量计或全流稀释通道进行验证 。

　　气体质量流量计应保证在实际试验 1 年内进行准确度 、精度 、噪声 、零响应点漂移 、量距点响应漂移 、上升时间及响应时间检查等符合性验证 。

　　6. 8 其他流量计

　　除了上面提到的几种类型外还可以使用其他型式的流量计 。但应校准到所需的精确度并且压降不能过大 。其他流量计有 :

　　8

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　　a) 孔板流量计 :该流量计利用横截面的突变以产生压差 ,流量与该压差的平方根成比例 ;

　　b) 文丘里流量计 : 该流量计利用渐缩段 、喉部和扩张段以产生压差 , 流量与该压差的平方 根 成比例 ;

　　c) 旋转式容积流量计 :该流量计的特征是有一个密封的但能自由转动的叶轮 , 叶轮的转速与体积流量成比例 ;

　　d) 杂类流量计 :其他有可能使用但不是常用的几种流量计有热线风速仪 、机械式风速仪 、热喷射流量计 、箱式气量表和可变截面流量计等 。

　　7 测量系统准备

　　7. 1 空气流量测量系统密封性试验

　　注意不应让未计量的空气进入柴油机 。 当流量在 20 kg/h~ 200 kg/h范围内时 , 即使微小的泄漏也会导致相当大的误差 。在空气流量测量系统的任何部分(见图 1)都会出现漏气 。下述方法适用于确定典型流量测量系统的泄漏量 。

　　a) 将系统两端(见图 1)进行封堵 ,根据其实际使用的情况进行加压或抽真空 ,直至达到约 3 kPa表压 。关掉气源 ,记录表压降至约 1. 5 kPa的时间 。

　　b) 用公式(3)计算泄漏量 :

　　…………………………( 3 )

　　式中 :

　　·

　　mL — 泄漏的质量流量 ,单位为千克每小时(kg/h) ;

　　KL — 单位换算常数 ,4. 43× 10- 2 ;

　　Δp — 压力变化量 ,单位为千帕(kPa) ;

　　Vfs — 系统容积 ,单位为立方米(m3 ) ;

　　Δt — 压力变化时间 ,单位为秒(s) 。

　　c) 本文件的允许泄漏量为试验中被测最低空气流量的 0. 5% 。

　　另一种测量泄漏量的方法是封住系统的两端 ,直接用图 9 所示装置测量泄漏量 。根据实际使用状况用调节阀调节流量 ,把系统加压到最大工作压力或减压到最小工作压力 ,便可从流量计上直接读出泄漏量 , 因为流入系统使系统保持恒压的补充空气等于漏出系统的空气 。

　　a) 真空状态下的系统

　　b) 加压状态下的系统图 9 泄漏量测量装置

　　9

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　　7.2 流量喷嘴

　　7.2. 1 使用准则

　　若要达到最高精确度 ,应遵守一些使用准则 。

　　a) 流体流速应在低于音速的紊流区域内 。将压差(Δp) 限制在 0. 25 kPa~ 2. 5 kPa范围内 , 可以简化计算和减少差错 。

　　b) 如果所测流量范围很大 ,又需把压差保持在限值以内 ,则应更换测量元件 。

　　c) 为达到最高精确度 ,所选元件尺寸应能产生尽可能大的压差 。若压差(Δp) 超过 7. 2. 1a) 规定的范围 ,则宜考虑喷嘴喉部气体膨胀的绝热膨胀系数 。

　　7.2.2 测量

　　由于所有流量测量均取决于喷嘴两端的压降 ,为提高精确度 ,特作以下推荐 。

　　a) 进口压力 :

　　1) 如果喷嘴安装在稳压箱进口处(图 2)或管路进口处(图 3) ,则无需采用进口取压接头 ,可将大气压看作进口压力 ;

　　2) 如果喷嘴安装在连续管中(图 4) ,进口取压接头应位于喷嘴进口平面前的一个管径处 。

　　b) 出 口压力 。

　　1) 如果喷嘴安装在稳压箱进口处(图 2) ,则可认为出口压力等于箱内压力 。

　　2) 如果喷嘴安装在管路进口处[图 3 a)] , 出 口喉部取压旋塞应位于喷嘴进口平面后 1. 5 倍管径处 ;如果喷嘴安装在管路进口处[如图 3 b) 所示] , 出 口喉部取压旋塞应位于与喷嘴出 口相同的平面上 。

　　3) 如果喷嘴安装在连续管中(图 4) ,且出口取压接头是管路旋塞 ,则应将其放在喷嘴进口平面后 0. 5倍管径处 。如果出口取压接头是喉部旋塞 ,则可设置两个或更多旋塞 ;如果喷嘴是高 β 系列 ,则旋塞应在喷嘴进口平面后 0. 5 倍管径处 ,如果喷嘴为低 β 系列 ,则旋塞应在喷嘴进口平面后 1. 5倍管径处(见 ASME PTC 19. 5—2022和附录 A 的喷嘴规格) 。

　　c) 压差测量 — 喷嘴进口和出口间的压差(Δp)可以直接从高精度压差传感器获取 。

　　7.3 层流流量计

　　7.3. 1 安装要求

　　层流流量计的安装要求如下 。

　　a) 建议使用空气滤清器 ,并且通常需安装在流量计上游 。应防止层流流量计受空气尘埃和油气的污染 ;

　　b) 应提供测量 p1、T1 和 Δp的仪表或传感器(见图 1) 。为此工业流量计制造厂一般均在流量计上设有合适的仪表或传感器安装位置 。

　　7.3.2 保养

　　层流流量计应按流量计制造厂的说明书进行保养 :

　　a) 应按流量计制造厂的推荐或当进气系统的总压力损失超过试验要求时更换空气滤清器 ;

　　b) 只有当校准间隔期内流量读数漂移很大时才需进行清洗 。 流量计应按照制造厂或按制造厂说明书进行清洗 。

　　10

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　　7.4 涡街流量计

　　7.4. 1 安装要求

　　由于旋涡分离现象和所用检测装置的特性 ,为确保进入计量段的流速分布均匀 、充分扩展并无大规模紊流出现 ,需满足下列要求 。

　　a) 计量段前后管径应与计量段管径的相同 。

　　b) 管路内部应相当光滑 ,表面无焊渣或垫片突起等不规则物 ,所有上游表面不规则高度应小于公称管径的 0. 5% 。

　　c) 流量计前所需直管长度取决于过渡或受阻的类型 。 用户应按照推荐的 ASME孔板流量计标准安装法或按照图 10表内所列规定安装 。

　　图 10 涡街流量计的安装

　　d) 任何进气节流控制装置均应安装在流量计下游至少 5倍直径处 。

　　e) 只有当用户经试验验证流量计的精确度不受安装影响时 ,方可使安装位置偏离推荐值 。对校准时的明显漂移不建议采用补偿办法 , 因为这往往是由不稳定性造成的 。

　　7.4.2 压力测量

　　应备有监测流量计处静压的仪表 。取压旋塞应位于流量计上游 2~ 6倍直径间 。

　　7.4.3 温度测量

　　应备有监测流量计处空气温度的仪表 。传感器应位于流量计下游 2~ 10倍直径间 。

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　　7.5 超声流量计

　　7.5. 1 安装要求

　　超声流量计的主机和传感器的安装点距离 1 m 以内不能有电机 、磁场等强干扰源 , 防止信号混淆或干扰 。

　　超声流量计需要足够长的前后直管段距离 ,来保证管内流体状态稳定 ,进而确保测量结果的准确性 。本文件要求超声流量计安装前后直管段距离为 ,流量计前端直管段不少于 10倍直径 、后端直管段不小于 5倍直径 。

　　7.5.2 压力测量

　　超声流量计如实测为体积流量 ,为得到质量流量 ,应备有监测流量计处静压的仪表 ,取压旋塞应位于流量计上游或下游 2~ 6倍直径间 ,取压探头不应深入管中 ,并对气流无扰动 。

　　7.5.3 温度测量

　　超声流量计如实测为体积流量 ,为得到质量流量 ,应备有监测流量计处温度的仪表 ,传感器应位于流量计上游或下游 2~ 10倍直径间 ,温度探头不应深入管中 ,并对气流无扰动 。

　　7.6 热式气体质量流量计

　　热式气体质量流量计的测量结果受测量介质温度 、压力及湿度的影响 。用于进气流量测量的热式气体质量流量计 ,在额 定 工 况 下 , 每 开 尔 文(K) 测 量 介 质 温 度 变 化 量 对 流 量 的 影 响 应 小 于 0. 1% ; 每100kPa压力变化量对流量的影响应小于 0. 5% ;每百分之一相对湿度变化量(经补偿后) 对流量的影响应小于 0. 1% 。

　　为保证热式气体质量流量计的测量结果的准确性 ,测量介质应通过进气空调调整并稳定控制温度及湿度 ,流量计前端直管段不少于 10倍直径 、后端直管段不小于 5倍直径 。

　　插入式流量计安装应按使用说明书要求的插入深度安装 。

　　7.7 阿纽巴气体质量流量计

　　气体流量计应与柴油机排气管相连 ,其测量范围应与测试过程中可能的排气流量范围匹配 。排气流量计及一切调整 、连接排气管的装置 ,均不应对柴油机或排气后处理系统工作带来不利影响 。需要时可使用短的柔性连接器连接 ,但应尽可能减少排气与柔性连接器之间的接触面积 , 以避免在柴油机大负荷的工况下使测试结果受到影响 。

　　为保证阿纽巴气体质量流量计测量结果稳定性 ,减少由于旋涡导致检测杆前后压力不稳定 ,规定探头前后至少预留 10倍直径及 5倍直径直管段距离 。

　　8 进气流量测量

　　8. 1 通用测量数据

　　表 1所列为采用普通空气流量计测量柴油机进气流量时 ,推荐在试验时应测取的数据 。

　　12

　　GB/T 17805—2025

　　表 1 推荐的测量数据

　　项 目

　　单位

　　柴油机转速

　　r/min

　　燃油流量

　　kg/s

　　大气状况

　　大气压力 B

　　kPa

　　干球温度

　　℃

　　湿球温度或露点

　　℃

　　压力

　　流量计进口处 p1

　　kPa

　　流量计出 口处 p2

　　kPa

　　流量计两端压差 Δp

　　kPa

　　温度

　　流量计进 口 T1

　　K

　　流量计出 口 T2

　　K

　　应记录下列流量计具体参数 :

　　a) 制造厂和型号 ;

　　b) 编号 ;

　　c) 校准日期 。

　　8.2 喷嘴流量计

　　8.2. 1 通用计算公式

　　公式(4) ~公式(9)有助于空气流量计算或建立计算机空气流量计算程序 。

　　a) 水蒸气压力(pV ) :见 SAEJ 177湿度计算公式 ,或用空气湿度图确定蒸气压力 。

　　b) 流量计上游处的环境绝对压力 pA (kPa)按公式(4)计算 。

　　pA = B + p1 …………………………( 4 )

　　c) 空气-水蒸气混合气的摩尔量 Mmmo (g/mol)按公式(5)计算得到 。

　　Mmmo

　　d) 混合气气体常数 Rmo [J/(g · K)]按公式(6)计算得到 。

　　Rmo …………………………( 6 )

　　e) 混合气密度 ρmo按公式(7)计算得到 。

　　…………………………( 7 )

　　式中 :

　　Tmoabs— 空气和水蒸气的混合气的绝对温度 ,单位为开尔文(K) 。

　　f) 空气黏度的计算见公式(8) 。

　　13

　　μ =VL + [NV (VH -VL )] …………………………( 8 )

　　GB/T 17805—2025

　　式中 :

　　NV=3. 895 635×10-4 +(1. 083 746NT ) +[ -8. 467 568×10-2 ×(NT 2 )] ;

　　NT=(Tt-TL )/(TH -TL ) ;

　　Tt — 试验条件下的空气温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;

　　TL — 低温 ,为 -17. 78 ℃ ;

　　TH — 高温 ,为 87. 78 ℃ ;

　　VL — 低黏度 ,为 1. 626 699× 10- 2 mPa · s;

　　VH — 高黏度 ,为 2. 212 111× 10- 2 mPa · s。

　　注 : 公式(8) 的 精 确 度 在 - 18 ℃ ~ 88 ℃ (0 °F~ 190 °F) 范 围 内 , 不 超 过 美 国 国 家 标 准 局 ( NBS) 数 据的 ±0. 01% 。

　　g) 雷诺数按公式(9)计算得到 。

　　Re …………………………( 9 )

　　式中 :KRe=4. 0×106 。

　　8.2.2 喷嘴校准方法

　　喷嘴校准有以下两种方式 。

　　a) 已校准喷嘴装置 — 应根据流量喷嘴的校准数据绘制出 Δp与空气质量流量(或体积流量 ,如涉及校准空气密度)的关系表或曲线 。如果空气流量用于计算机化数据处理程序 ,则校准数据可用幂级数最小二乘方多项式表示 。这通常需用 4~ 8 阶方程式来精确拟合校准曲线 。校准数据也可画在对数坐标系上 ,用线性曲线表示 。不宜把某一喷嘴的校准数据用于其他类似尺寸的喷嘴上 ,除非已经证实流量特性 、流量计表面粗糙度和喉部直径均相同 。如果喷嘴使用时的空气密度不同于测 量 系 统 校 准 时 的 值 , 则 根 据 校 准 图 或 计 算 公 式 确 定 的 空 气 流 量 应 乘 以

　　8. 2. 4. 2所述的修正系数 。

　　b) 未校准喷嘴装置 — 如果不知道喷嘴的流量特性 ,或者需使用喷嘴的测量系统不符合图 2、图3 或图 4所推荐的方法时 ,应对该测量系统进行校准 。如果喷嘴是按 ASME长径喷嘴或直径喷嘴的要求制作 ,并安装在与图 2、图 3 或图 4 所示之一相同的流量测量系统中 ,则作为另外一种校准空气流量的替代方法 ,可以用通用流量公式计算空气流量 。采用通用流量公式所得的计算结果其精确度约在 ±2%以内 。

　　8.2.3 通用流量公式

　　喷嘴流量计的通用流量公式是把几种基本流动原理诸如能量守恒 、理想气体关系 、流动连续性等综合成为一个描述理想气体在喷嘴内流动的基本公式 。但为了考虑气体的许多实际特性 ,诸如可压缩性 、黏性等 ,该基本公式一般包含有各种不同的系数 , 以考虑实际气体与理想气体的差别 。 由于这些修正系数对基本方程有着不同程度的影响 ,使用者应首先考虑所要求的计算精确度 、计算的重复性和计算机的可用性 ,然后再确定哪些系数应纳入流量计算中 。

　　a) 流量m· mo 的计算公式见公式(10) 。

　　mo = Kg ·C ·Y ·E ·Fa ·d

　　式中 :

　　Kg= 3. 5124×10- 5 。

　　14

　　GB/T 17805—2025

　　b) 流出系数 C 按式(11)计算 。

　　·

　　C = m(m)theo(act)r …………………………( 11 )

　　式中 :

　　m· act — 实际流量 ,单位为千克每秒(kg/s) ;

　　m· theor— 理论流量 ,单位为千克每秒(kg/s) 。

　　公式(10)在所有情况下均需考虑流出系数 ,否则会对测量柴油机空气流量用的典型喷嘴产生1%~4%的计算误差 。在其他场合流量喷嘴的误差可高达 8% 。确定流出系数最好先按附录B 的规定校准喷嘴 ,然后用校准规程中测得的实际质量流量除以由公式(10)在 C 等于 1 时计算的理论质量流量求得 。如果所用喷嘴是按照 ASME长径喷嘴或直径喷嘴的规格制作而成(见附录 A) ,则作 为 另 一 种 实 际 校 准 喷 嘴 的 替 代 方 法 , 可 使 用 下 列 一 种 流 出 系 数 公 式 进 行计算 。

　　1) ASME长径喷嘴流出系数按公式(12)计算 。

　　…………………………( 12 )

　　C= 0.19436+[0.152884× (lnNR )] -[0.097785× (lnNR )2] +[2.093× 10-4 × (lnNR )3]

　　2) 直径喷嘴流出系数按公式(13)计算 。

　　C …………………………( 13 )

　　c) 膨胀系数 Y的计算按公式(14)进行 。

　　Y = {r(2/γ) çγ-γ 1),÷ êL(é)1- r1(γ-1/γ) êL(é)1- β(1)4-·(2/γ) } 1/2 …………( 14 )

　　式中 :

　　r= 1— p(Δ)A(p)或pApΔp;

　　pA — 流量计上游处的环境绝对压力 ,单位为千帕(kPa) ;

　　Δp — 喷嘴压差 ,单位为千帕(kPa) ;

　　γ — 空气比热比 ,1. 40;

　　缩流(/D)—过(喷)流(嘴)量(喉)喷(部)嘴(直)时(径/)密(导)度(管)发(直)生(径)变。化 , 密度变化的影响可用膨胀系数来考虑 。 流体密度

　　的变化与喷嘴两端的压差成比例 , 因此 , Δp愈大就愈需要补偿 。在 Δp为 0. 25 kPa~ 2. 5 kPa范围内 ,忽略膨胀系数可能产生大于 1%的计算误差 ,如果所用喷嘴装置如图 2 所示 ,则 D(在β计算中)将变得很大 ,在这种情况下 ,假设 D 值至少为喷嘴喉部直径的 10倍 。

　　d) 渐近速度系数 E,见公式(15) 。

　　1-β4

　　E = 1. 0 …………………………( 15 )

　　在大多数采用流量喷嘴的柴油机空气流量测量系统中 , 吸入喷嘴的空气最初几乎都是处于静止或接近静止状态 ,在这种情况下(β很小)渐近速度系数几乎接近 1,在计算中可以忽略不计 。但是 ,如果空气是由管路输入到喷嘴的系统中(如图 4) ,则该系数应由使用者进行评定 , 以确定是否值得考虑 。通常 ,如果 β系数大于 0. 25,建议在使用通用流量公式计算空气流量时应包括渐近速度系数 。

　　e) 面热膨胀系数 Fa见公式(16) 。

　　[10+ (A ·T ) + (B ·T2 )] 2

　　Fa = [1. 0.+ (A ·TCR(c)) + (B ·TR )] 2 ……………………( 16 )

　　15

　　GB/T 17805—2025

　　式中 :

　　A — 系数 ,取 2. 2644×10-5 (铝)或 1. 1182×10-5 (钢) ;

　　B — 系数 ,取 9. 720×10-9 (铝)或 5. 2585×10-9 (钢) ;

　　Tc — 试验状况下的流量计温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;

　　TCR — 基准状况下的流量计温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。

　　如果喷嘴使用时的温度不同于校准或测量喉部直径时的温度 ,则温差会造成喷嘴喉部面积发生改变 。对铝质喷 嘴 , 当 与 基 准 温 度 每 相 差 22 ℃ 时 , 由 于 面 积 改 变 而 产 生 的 误 差 约 为 0. 1% ,而对钢质喷嘴则更小 。 因此对于在正常室温下典型柴油机的空气流量测量 ,这一系数可以忽略不计 。

　　f) 压缩系数 Z:用于推导通用流量公式的基本公式之一是理想气体定律 。所有实际气体与理想气体关系的偏差量称为压缩系数或 Z。在正常室温和压力下 ,压缩系数约为 0. 999 7或对流量计算约有 0. 03%的修正量 。在正常状况下 ,该系数可忽略不计 。如温度或压力达到极限时 ,则有关该系数的影响应查阅流体计量手册 。

　　8.2.4 环境状况

　　8.2.4. 1 参数记录

　　记录流量喷嘴在使用工况下的周围环境状况 ,需记录的读数如下 。

　　a) 大气压力 B:该压力应在喷嘴同一位置处测取 。

　　c) 空气流量计温度 T1 或 T2 :记录喷嘴下游 5~ 6 倍管径处的空气温度 。如需在上游位置 ,则应位于喷嘴上游至少 200倍温度探头直径处 。温度测量探头不应干扰喷嘴周围的流线 。

　　b) 空气流量计压力(喷嘴上游)p1 :该压力在喷嘴上游一个管径(D) 处测取 。如采用如图 2 所示喷嘴 ,则 p1 =0。

　　d) 空气流量计压差 Δp:记录喷嘴前后的压降 。

　　e) 湿度参数 :记录流过喷嘴的空气干球 、湿球或露点温度 。如果无法得到这些参数 ,则在计算中可假设水蒸气压力(pV )为 2 kPa,这相当于在 29 ℃时 ,相对湿度为 50% 。

　　8.2.4.2 计算— 已校准喷嘴装置

　　对于已校准的喷 嘴 装 置 , 由 校 准 曲 线 或 计 算 公 式 确 定 的 空 气 流 量 应 按 下 列 修 正 系 数 Kf进 行 修正 ,对于质量单位流量见公式(17) ,对于体积单位流量见公式(18) 。

　　Kf = (ρmo/ρcal) 1/2 …………………………( 17 )

　　Kf = (ρcal/ρmo) 1/2 …………………………( 18 )

　　式中 :

　　ρmo— 试验条件下实测湿空气密度 ;

　　ρcal— 喷嘴(或压差传感器)校准处的空气密度 。

　　用这些修正系数修正实测空气流量值适用于下列情况 :

　　a) 压差传感器经校准可计算出流量 ;

　　b) 经校准可读出在实际试验状况下的压力单位值 。

　　8.2.4.3 计算— 未校准喷嘴装置

　　对未校准喷嘴装置应利用通用流量计算公式 。如喷嘴系按 ASME或相当标准制成 ,可用 8. 2. 3 中b)的流出系数公式 。倘若不知道 C 值 , 或不知道喷嘴的设计出处 ,则应对流量计进行校准 。亦可假设C 值为 0. 98,而把所得空气流量计算结果看作是近似值 。推荐采用下列计算程序 。

　　16

　　GB/T 17805—2025

　　b) 确定空气比热比(γ= 1. 40) 。

　　a) 确定水蒸气压力 pV 。

　　c) 确定喷嘴上游管径(D) 。如采用图 2所示喷嘴(无上游管) , 可假设管径至少为(最大) 喷嘴喉部直径的 10倍 。

　　d) 计算 β,β=d/D。

　　e) 按公式(4)计算喷嘴上游处的环境压力(绝对) 。

　　f) 计算实际气体流量所需的系数 :

　　1) 膨胀系数 Y;

　　2) 渐近速度系数 E;

　　3) 面热膨胀系数 Fa ;

　　4) 压缩系数 Z。

　　g) 假设流出系数(C)为 0. 98。用此值代入公式(10) ,计算近似空气质量流量值 。此处最好根据经验估计一个 C 值进行计算 。

　　h) 按公式(8)计算进入喷嘴的空气黏度 。

　　i) 利用 g)项确定的近似空气质量流量按公式(9)计算雷诺数(Re) 。

　　j) 按公式(12)或公式(13)计算实际流出系数 C。

　　k) 将实际流出系数(C)值代入公式(10)计算实际空气质量流量 。

　　l) 可按公式(19)计算实际体积流量(m3/s) :

　　·

　　Q …………………………( 19 )

　　8.2.5 误差源

　　基本误差源列于表 2。为了估算喷嘴空气流量计的测量误差 ,建议用基本系统误差(各误差分量在试验中保持不变)的平方和的平方根(RSS)和基本标准偏差(各误差分量在试验中随机变化) 的平方和的平方根 ,按公式(20)相加求得 。

　　U =b+ 2σ …………………………( 20 )

　　式中 :

　　U — 测量的不确定度 ;

　　b — 基本系统误差的平方和的平方根 ;

　　σ — 基本标准偏差的平方和的平方根(σ 相当于试样随机误差的标准偏差) 。有关不确定度方法的详细解释见 JJF 1059. 1—2012。

　　当按照本文件实施时 ,其他误差源可忽略不计 。

　　数值 。

　　直接读出质量流量的压差传感器的估算误差包括表 2所列的全部误差 ,且 U= +1. 8%~-1. 9%读

　　用 8. 2. 1 中的公式进行计算 , 可 把 表 2 中 的 第 2、3 和 8 项 减 到 最 小 ,从 而 可 以 改 进 估 算 的 不 确 定度 ,使 U= +1. 2%~-1. 4%读数值 。

　　表 2 误差源— 喷嘴的空气流量测量

　　序号

　　误差源

　　流量测量误差

　　系统误差b

　　标准偏差2σ

　　1

　　校准(推荐允差)

　　±0. 5%读数值

　　—

　　2

　　C 和 Y 在 8 ∶ 1 范围内a 的变化

　　±0. 3%读数值

　　—

　　17

　　GB/T 17805—2025

　　表 2 误差源— 喷嘴的空气流量测量 (续)

　　序号

　　误差源

　　流量测量误差

　　系统误差b

　　标准偏差2σ

　　3

　　由湿 度(20% ~ 90%相 对 湿 度) 引 起 的 密 度变化

　　—

　　±0. 5%读数值

　　4

　　压差 Δp(b= 0. 5% ,2σ= 0. 5%最小读数值)

　　±0. 25%最小读数值

　　±0. 25%最小读数值

　　5

　　环境压力 pA(b= 0. 2 kPa,2σ= 0. 2 kPa)

　　±0. 1%读数值

　　±0. 1%读数值

　　6

　　温度 T(b= 1 ℃ ,2σ= 1 ℃)

　　±0. 15%读数值

　　±0. 15%读数值

　　7

　　系统泄漏(推荐允差)

　　-0. 5%最小读数值

　　—

　　8

　　压差传感器数值与流量公式的一致性

　　1%读数值

　　—

　　a 用 8. 2. 1 中的公式时可消除此误差源 。

　　8.3 层流流量计

　　8.3. 1 基本流量计算公式

　　空气质量流量的关系式可简化为公式(21) 。

　　test cal …………………………( 21 )

　　式中 :

　　m· cal — 校准条件下的空气质量流量 ;

　　ρ1test、ρ1cal — 实际和校准下的空气密度 ,计算方法见公式(7) ;

　　μ1cal、μ1test — 校准和实际的空气黏度 ,计算方法见公式(8) 。

　　密度可以是湿空气密度或干空气密度 ,但应前后一致 。

　　8.3.2 采用校准仪表的计算

　　对应于实测压差 Δptest的空气流量m· cal,可以从校准曲线(图 11)或校准曲线拟合公式求得 。

　　用公式(22)计算密度和黏度的修正系数 Kcf。

　　Kcf …………………………( 22 )

　　质量流量的计算见公式(23) 。

　　m· test =m· cal ·Kcf …………………………( 23 )

　　18

　　GB/T 17805—2025

　　图 11 层流流量计标定图示例

　　8.3.3 采用补偿仪表的计算

　　根据所用压差传感器的使用说明书进行 :

　　a) 当压差传感器数值为修正的 Δp时 ,m· test值可从相应的校准曲线直接读出 ;

　　b) 当压差传感器数值单位为 kg/s时 ,m· test值可直接读出(如果流量计原来的校准值出现漂移 ,则应进行修正) 。

　　8.3.4 误差源

　　基本误差源列于表 3。为了估算层流空气流量计的测量误差 ,建议用基本系统误差(各误差分量在试验中保持不变)的平方和的平方根(RSS)和基本标准偏差(各误差分量在试验中随机变化) 的平方和的平方根 ,按公式(20)相加求得 。

　　表 3 误差源— 层流流量计的流量测量

　　序号

　　误差源

　　流量测量误差

　　系统误差b

　　标准偏差2σ

　　1

　　校准数据

　　±0. 5%读数值

　　—

　　2

　　由湿度(20% ~ 90%相对湿度)引起的密度变化

　　—

　　±1%读数值

　　3

　　压差 Δp(b= ±0. 5% ,2σ= ±0. 5%最小读数值)

　　±0. 5%最小读数值

　　±0. 25%最小读数值

　　4

　　温度(b= ±1 ℃ ,2σ= ±1 ℃)

　　±0. 3%读数值

　　±0. 3%读数值

　　5

　　压力 p1 (b= ±0. 2 kPa,2σ= ±0. 2 kPa)

　　±0. 2%读数值

　　±0. 2%读数值

　　6

　　系统泄漏(推荐允差)

　　-0. 5%最小读数值

　　—

　　7

　　压差传感器数值与流量公式的一致性

　　±0. 5%读数值

　　—

　　19

　　GB/T 17805—2025

　　当按照本文件实施时 ,其他误差源可忽略不计 。

　　压差传感器的估算误差包括表 3所列的全部误差 ,且 U= +2. 0%~-2. 2%读数值 。利用公式 、修

　　+1. 2%~-1. 4%读数值 。

　　正湿度和计算流量 , 可把误差源中的第 2 和 7 两项减到最小 ,从而可以改进估算的不确定度 , 使 U=

　　8.4 涡街流量计

　　8.4. 1 计算方法

　　8.4. 1. 1 线性计算方法

　　涡流分离原理决定了体积流量(Q)与涡流分离频率(f)之间为简单的线性关系 ,见公式(24) 。

　　式中 :

　　K— 线性系数 。

　　Q = K × f …………………………( 24 )

　　8.4. 1.2 多项式计算方法

　　如果具有校准设备并可用计算机计算流量 ,则采用与校准数据相拟合的最小二乘曲线往往可以达到更高的精确度 。在这种情况下 ,流量公式将采用更加复杂的多项式形式 ,如公式(25) 。

　　式中 : Q = K1 + K2 × f+ K3 ×f2 …………………………( 25 )

　　K1、K2、K3— 由二阶最小二乘曲线拟合导出的系数 。

　　8.4.2 误差源

　　基本误差源列于表 4。为了估算涡街流量计的测量误差 ,建议用基本系统误差(各误差分量在试验中保持不变)的平方和的平方根(RSS)和基本标准偏差(各误差分量在试验中随机变化) 的平方和的平方根 ,按公式(20)相加求得 。

　　正 ,则第 2项误差可减到最小 ,从而可提高测量的精确度 ,使 U= +1. 1%~-1. 3%读数值 。

　　当按照本文件实施时 ,其他误差源可忽略不计 。应该强调的是 ,应遵守 7. 4. 1 所述的安装要求 , 以保证流量均匀分布 。管系中的流型变化 ,会使误差超过读数值的 2% 。在不修正湿度时 ,涡街流量计流量测量的估算误差包括表 4所列的全部误差 ,其 U= +1. 8%~-2. 0%读数值 。 如果对数据作湿度修

　　表 4 误差源— 涡街流量计的流量测量

　　序号

　　误差源

　　流量测量误差

　　系统误差b

　　标准偏差2σ

　　1

　　校准

　　±0. 5%读数值

　　—

　　2

　　由湿度(20% ~ 90%相对湿度)引起的密度变化

　　—

　　±1%读数值

　　3

　　压力 p1 (b= ±0. 2 kPa,2σ= ±0. 2 kPa)

　　±0. 2%最小读数值

　　±0. 2%最小读数值

　　4

　　温度 T1 (b= ±1 ℃ ,2σ= ±1 ℃)

　　±0. 3%读数值

　　±0. 3%读数值

　　5

　　系统泄漏(推荐允差)

　　-0. 5%最小读数值

　　—

　　6

　　流量系数的非线性(20 ∶ 1 范围)

　　±0. 5%读数值

　　—

　　20

　　GB/T 17805—2025

　　8.5 时差法超声流量计

　　8.5. 1 计算方法

　　时差法超声流量计的计算方法如下 。

　　a) 下游换能器到上游换能器声信号传播时间见公式(26) 。

　　tfluidup …………………………( 26 )

　　式中 :

　　tfluidup — 声信号从下游换能器到上游换能器的传播时间 ;

　　L — 换能器之间的距离 ;

　　c — 声速 ;

　　vx — 沿声道线的平均轴向流速 ;

　　θ — 声信号相对于介质流的 x 方向的倾斜角 。

　　b) 上游换能器到下游换能器声信号传播时间见公式(27) 。

　　tfluiddn …………………………( 27 )

　　式中 :

　　tfluiddn — 声信号从上游换能器到下游换能器的传播时间 。

　　c) 声信号传播时间差异为 Δt=tfluidup -tfluiddn ,则沿声道线的平均轴向流速见公式(28) 。

　　…………………………( 28 )

　　式中 :

　　Δt— 传播时间差异 。

　　d) 体积流量见公式(29) 。

　　Q = S ·A wi xi …………………………( 29 )

　　式中 :

　　Q— 体积流量 ;

　　S— 速度剖面校准系数 ;

　　A— 测量截面的平均横截面积 ;

　　i— 声波路径 ;

　　n— 声波路径数(n 可以为 1,增加 n 能减少与流型变化相关的不确定性) ;

　　wi— 每个声路的加权因子 ;

　　vxi— 第 i个声路的沿声道线的平均轴向流速 。

　　8.5.2 校准方法

　　时差法超声流量计检定项目见表 5,按 JJG 1030—2007进行校准 。

　　21

　　GB/T 17805—2025

　　表 5 时差法超声流量计检定项目

　　检定项 目

　　首次检定

　　后续检定

　　使用中检验

　　随机文件及外观

　　+

　　+

　　+

　　密封性

　　+

　　+

　　+

　　流量计参数

　　—

　　—

　　+

　　示值误差

　　+

　　+

　　—

　　重复性

　　+

　　+

　　—

　　流量计系数修正

　　+

　　+

　　—

　　注 : “+ ”表示需检项 目 ,“— ”表示不需检项 目 。

　　8.5.3 准确度等级

　　时差法超声流量计的准确度等级见表 6。

　　表 6 时差法超声流量计准确度等级

　　准确度等级

　　最大允许误差

　　0. 2

　　±0. 2%

　　0. 5

　　±0. 5%

　　1. 0

　　±1. 0%

　　1. 5

　　±1. 5%

　　2. 0

　　±2. 0%

　　8.5.4 重复性

　　流量计的重复性不应超过相应准确度等级规定的最大允许误差绝对值的 1/5。

　　8.6 插入式热式气体质量流量计

　　8.6. 1 质量流量计算方法

　　恒温差法插入式热式气体质量流量计 ,加热功率变化时 ,通过桥路保持加热的温度传感器与测量气体温度的温度传感器之间的温差保持恒定 ,质量流量m· (kg/s)计算公式见公式(30) 。

　　…………………………( 30 )

　　式中 :

　　PW — 加热功率 ,按瓦(W)取值 ;

　　ΔT — 温差 ,按开尔文(K)取值 ;

　　KT1 、KT2 、KT3 — 恒温差法流量计系数 。

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　　8.6.2 校准方法

　　插入式热式气体质量流量计的校准应按 JJG 1132进行校准 。

　　8.6.3 准确度等级

　　流量计在规定的流量范围内 ,准确度等级及对应的最大允许误差应符合表 7 的要求 。

　　表 7 插入式热式气体质量流量计准确度等级

　　准确度等级

　　最大允许误差

　　m· t≤m· ≤m· max

　　m· min≤m·

　　0. 5

　　±0. 5%

　　±1. 0%

　　1. 0

　　±1. 0%

　　±2. 0%

　　1. 5

　　±1. 5%

　　±3. 0%

　　2. 0

　　±2. 0%

　　±4. 0%

　　2. 5

　　±2. 5%

　　±5. 0%

　　注 : 分界流量m· t 对应的流量一般为 0. 2m· max (或者按照产品说明书) 。如果量程比大于或等于 50 ∶ 1,则m· t 对应的流量为 0. 1m· max。

　　8.6.4 重复性

　　流量计的重复性不应超过最大允许误差绝对值的 1/3。

　　9 排气流量测量

　　9. 1 排气流量间接测量

　　在一般情况下 ,从柴油机排出的质量流量等于进入柴油机的质量流量 。 因此 ,排气质量流量等于进气质量流量加上燃油质量流量 。质量流量的典型单位是 kg/h、kg/min或 kg/s,其基本公式见公式(31) 。

　　式中 :

　　m· exh— 排气质量流量 ;

　　m· exh =m· air + m· fuel …………………………( 31 )

　　m· air — 进气质量流量 ;

　　m· fuel— 燃料质量流量 。

　　如果进气中有部分气流在排气系统前经柴油机辅助通道分流出去 ,则上述关系不再适用 。在计算排气质量流量时应测出这部分流量 ,并从进气流量中减去(见图 12) 。

　　排气流量的间接测量方法见附录 C。

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　　GB/T 17805—2025

　　图 12 二冲程柴油机的质量平衡

　　9.2 排气流量直接测量

　　9.2. 1 阿纽巴气体质量流量计的计算

　　目前排气流量主要的测量方式之一是采用阿纽巴气体质量流量计测量 ,计算见公式(32) 。

　　m = KA × A

　　式中 :

　　KA — 阿纽巴气体质量流量计流动系数(与雷诺数有关) ,无量纲量 ;

　　A — 管道截面积 ,单位为立方米(m2 ) ;

　　p — 管道内绝对压力 ,单位为帕(Pa) ;

　　M — 管道内气体摩尔质量 ,单位为千克每摩尔(kg/mol) ;

　　RU — 气体常数 ,单位为焦耳每摩尔开尔文[J/(mol· K)] ;

　　T — 管道内绝对温度 ,单位为开尔文(K) ;

　　Δp — 检测杆前后压差 ,单位为帕(Pa) 。

　　9.2.2 校准方法

　　阿纽巴气体质量流量计按 GB 18352. 6—2016的 DB. 7. 2进行校准 。

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　　附 录 A (资料性)流量喷嘴

　　A. 1 说明

　　流量喷嘴有多种类型 , 图 A. 1所示为 3种普通型 ,其中最简单的是直径喷嘴 。直径喷嘴具有简单的圆形轮廓 ,其曲率半径等于圆管段的直径 。

　　A.2 校准方法

　　实质上对系统进行校准的唯一绝对方法是称取单位时间内通过的流体量 。 当流体是气体时 , “称量 ”变得很复杂 ,采用膨胀箱将气体封装起来 ,知道该箱的容积变化 、箱内的压力和温度 ,就能测定气流的质量流量(见附录 B) 。一般采用与所需使用相同或相似的稳压箱校准喷嘴 。这样可以使由于不同管道条件造成的喷嘴系数的变化减到最小 。

　　图 A. 1 典型流量喷嘴

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　　附 录 B

　　(资料性)

　　容积式流量计的校准方法

　　容积箱是用于校准空气流量喷嘴或空气流量计的定量式测量仪 。根据在所测时间内通过的一定量空气 , 由此计算空气的流量 。

　　通常使用的容积箱(图 B. 1)由两只一端封闭的同心圆筒组成 。一只圆筒固定不动 、开 口 向上 ,另 一只能垂直移动 ,开口向下 ,插在静止圆筒周围的环形水槽中 。两只圆筒间的容积有孔道相通 ,空气可由此进出该容积箱 ,使活动圆筒上升或下降 。活动圆筒很轻 ,配有平衡重 ,相对没有摩擦力 ,只要有很小的压差即能移动 。测定上部圆筒的运动时间和知道与此运动相应的容积 ,计算出流入或流出装置的空气流量 。如果将旋塞放在手动钟罩内测量空气干 、湿球温度及静压 ,就可进行密度修正 。 当上箱下降 ,空气从被测容积中流出时 , 由于上箱排开的水量使水封液面升高 , 如果不采取以下两种方法之一进行修正 ,则会在测量所排体积时产生一些误差 。

　　a) 当箱子在 “上部 ”位 置 时 保