引言
在燃气表的计量检定中，由于音速喷嘴临界流量计结构简单，检定周期长、准确度高、无可动部件、维护方便、可独立使用也可并联使用，性能稳定，易于实现自动控制，提高了读数分辨率和检测精度，同时克服了在钟罩式流量标准装置中检测小流量时效率低下和温度的影响，因此近年来在燃气表检定中得到各技术机构和生产厂家的广泛推广和运用。
音速喷嘴临界流量计是由一次测量元件和二次仪表构成,一次测量元件为临界流喷嘴，二次仪表包括取压、取温等元件，以及用于数据采集运算，体积量累计和记录的贮存等。
音速喷嘴临界流量计由计算机系统控制全部工作过程，通过控制多个不同流量值的音速喷嘴实现流量值的任意组合。根据大气压、自动检测的滞止压力、滞止温度，进行数据处理和修正计算，得出实际流过音速喷嘴的空气流量，本文介绍如何将音速喷嘴临界流量计的质量流量转换为燃气表检定中的体积流量的换算关系，供燃气仪表生产厂家和技术机构从事气体计量的检测和技术人员参考。
一、计算公式
1、JJG620-2008《临界流文丘里喷嘴》规程临界流质量流量计算公式：
2、单次测量示值误差按公式计算
检定时测量燃气表的入口和标准器处的温度、压力，按公式进行温度、压力修正。
式中 B--喷嘴综合系数((m3/h). T0.5)
d--音速喷嘴喉部直径(mm)
c--音速喷嘴的流出系数(无量纲)
t--一次检定过程所用时间(h)
Ps--滞止箱的绝对压力(Pa) 检测压力+大气压力
Pm--被检表前的绝对压力(Pa) 检测压力+大气压力
Ts--滞止箱的平均温度(K) 检测温度+273.15
Tm--被检表前的平均温度(K) 检测温度+273.15
Vm--燃气表的示值(dm3)
Vs—标准器的示值(dm3)
Vref--通过燃气表的气体实际值(dm3)
δ--被检表的示值误差(%)
A*—喷嘴喉部截面积（m3）
C—流出系数
C*—实际气体临界流函数（查表得到）
po—喷嘴入口处气体绝对滞止压力（Pa）(大气压+滞止压力)
To—气体绝对滞止温度K （273.15+滞止温度℃）
ρ—空气密度 （kg/ m3）
ρo—标准空气密度（1.2046）（kg/ m3）
qm—喷嘴气体临界质量流量 （kg/h）
qv—喷嘴气体临界体积流量 （m3/h）
R –通用气体常数 （J.kmol/K）
M—气体分子量 （kgl/kmol）
根据空气动力学理论，当的出口压力P1逐步减小时气流处于亚音速时，喉部的气体流速将随节流压力比（即出口压力P1与上游滞止压力P0之比）的减小而增大。当节流压力比减小到临界压力时，喉部流速达到最大流速----音速，即达到临界流，此时，如果P0不变，再减小P1（即再减小节流压力比）流速将保持不变，也就是说，流速不再受下游压力的影响。此时的文丘利喷嘴称为音速文丘利喷嘴，又称临界流文丘利喷嘴，此时的节流压力比称为临界压力比。
在理想条件下，即气流是一维流动、等熵、完全气体，则从理论上可导出临界压力比的计算公式：
式中，k----气体等熵指数，对于完全气体，k等于比热比。
P1---喉部出口压力
P0---上游滞止压力
对于空气，k=1.4，则（P1 /P0）= 0.528
二、计算
根据公式喷嘴气体临界质量流量 
（kg/s）
式中
（kg/s）
式中
C*=0.6851 (-25~25)℃ 时，JJG620-1994《临界流流量计》规程附录2表6。
Ra=(R/M)=287.1 (J/(kg.K))
C*=0.6851 (-25~25)℃ 时，JJG620-1994《临界流流量计》规程附录2表6。
Ra=(R/M)=287.1 (J/(kg.K))
（kg/s）
喷嘴气体临界体积流量 （假设空气密度为标准状态）
（kg/s）
喷嘴气体临界体积流量 （假设空气密度为标准状态）
（m3/h）
标准器的示值 （m3/h）
标准器的示值 （m3）
1、由此说明JJG577-1994《膜式煤气表》规程附录4音速喷嘴流量计算公式在此无法验证。
2、空气密度换算关系
式中ρ标—标准状态下空气密度 （kg/ m3）
ρ工—工作状态下空气密度 （kg/ m3）
p标 —标准状态下气体绝对压力 101325(Pa)
p工 —工作状态下气体绝对压力 (Pa)
T标 —标准状态下气体绝对温度 293.15(K)
T工 —工作状态下气体绝对温度 (K)
由于检定时气体密度不可能是标准状态所以qv公式得出
因为 p0=p工，T0=T工，所以得
（m3/h）
3、B--喷嘴综合系数((m3/h) .T0.5)
………………………….…….(1)
………..(2)
根据公式1和公式2可得
((m3/h). T0.5)
式中喉部直径d和流出系数C由上一级计量检定部门检定得出，而当音速喷嘴临界流量计达到临界流，如果P0不变，对体积量的影响只有滞止温度T0和测量所用的时间t。
通过上述推导，复杂的气体质量流量可转变为较为简单的燃气表检定中的体积流量。
音速喷嘴临界流量计要获得稳定和优异的性能，在设计和使用中还需要考虑采用以下技术措施：
在迟滞箱内安装临界压力比传感器，实时检测和控制临界压力比，确保介质流速稳定达到音速，同时需要考虑采用引导流喷嘴设计模式，确保在流量切换过程中临界压力比的快速获得；在信号采样方面，推荐采用高精度位置传感器自动读数，降低读数误差，避免人为读数带来的影响；温度和压力推荐采用实时检测连续修正，在一个检测周中应避免温度波动大于0.25k、大气压力的波动大于100Pa，同时应避免介质在检测中结露；应加强对喷嘴的保护，在喷嘴前面采用高精度高可靠性的过滤器，以确保喷嘴清洁。
