Что такое критическое сопло?

    Сопло Лаваля — газовый канал особого профиля, разгоняющий проходящий по нему газовый поток до сверхзвуковых скоростей. Широко используется на некоторых типах паровых турбин и является важной частью современных ракетных двигателей и сверхзвуковых реактивных авиационных двигателей.
Сопло представляет собой канал, суженный в середине (критическое сечение).
Скорость газа в данном сечении, при условии отношений давлений, равна местной скорости звука. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами. Эффективные сопла современных ракетных двигателей профилируются на основании газодинамических расчётов. [1]

    Ниже приведен далеко не полный перечень примеров применения сопел Лаваля в составе эталонов и рабочих средств измерений (СИ) расхода газа.

1. Свойство, выражающееся в независимости массового расхода через сопло Лаваля при определенном отношении давлений, позволило осуществить абсолютный метод измерений массового расхода газа, основу которого составляет уравнение, определяющее понятие производной физической величины.

2. В состав компаратора эталонов, примененного при взаимных сличениях. В качестве критерия для оценки равенства размеров единиц расхода, воспроизводимых на разных эталонах, принят газодинамический коэффициент расхода С, присутствующий в формуле для определения массового расхода газа через критическое сопло.

3. В поверочных установках для расходомеров-счетчиков газа необходимое по условиям поверки значение объёмного расхода поверочной среды задают либо с помощью одного сменного эталонного сопла Лаваля, либо с помощью нескольких параллельно включаемых сопел.

4. В средствах поверки расходомеров–счётчиков природного газа на газораспределительных станциях (ГРС) эталонное сопло Лаваля может выполнять роль первичного преобразователя массового, объемного при условиях измерений, т.е. при фактических значениях давления и температуры газа, объемного, приведенного к стандартным условиям, расходов. Газораспределительные станции являются наиболее многочисленными техническими объектами в газовой промышленности.

В число выполняемых ими функций, помимо других, входят:
– снижение давления природного газа с давления в газотранспортной магистрали (ГТМ) до давления в сети потребителя;
– обеспечение при изменяющихся в широких пределах расходах потребления, причем измерения расхода и количества природного газа, передаваемого поставщиком и, соответственно, расходуемого потребителем.

Результаты измерений расхода составляют основу финансовых взаимоотношений между поставщиком и потребителем. Поэтому к их достоверности предъявляют повышенные требования.

5. В составе регулятора–расходомера природного газа на ГРС сопло Лаваля может выполнять роль первичного преобразователя критического расходомера как рабочего средства измерений.

6. В составе ГРС со стандартными СИ расхода и количества природного газа критическое сопло стабилизирует условия измерений. [2]

_____________

[1] Сопло Лаваля - http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%EE%EF%EB%EE_%CB%E0%E2%E0%EB%FF
[2] Область применения сопел Лаваля в расходоизмерительной технике / А. П. Герасимов [и др. ] // Измерительная техника, 2005. - N 4. - С. 48-52.