临界流流量计是一种利用流体在特定条件下达到“音速”来精确测量流量的装置。当流体速度达到音速后，其流量将只取决于上游条件，而不再受下游压力变化的影响。

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工作原理（像“交通拥堵”）

1. 关键部件：通常是一个文丘里管（一种先收缩后扩张的管道）。

2. 创造临界状态：

   • 在文丘里管的最小截面处（喉部），流体被加速。

   • 通过增大下游与上游的压力比（即降低背压），喉部的流速会不断增加。

   • 当压力比低至一个临界值（对于空气约等于0.528）时，喉部的流速恰好达到当地音速。这个状态就叫做临界流。

3. “锁定”流量：

   • 一旦喉部达到音速，就产生了一种“声障”效应。此时，下游压力的任何进一步降低（波动）所产生的压力波都无法逆流向上游传播（因为它的速度超不过音速）。

   • 因此，下游的变化无法影响上游，流过喉部的质量流量被“锁定”在当前的最大值。流量只由上游流体的压力、温度和喉部的截面积决定。

简单比喻：就像高速公路上发生严重拥堵，车队排起了长龙。后面堵车的长度和情况（下游）已经无法影响到最拥堵点（喉部）之前的车流速度（上游流量）了。

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主要优点

• 高精度和重复性：流量只与易于精确测量的上游参数有关，不受下游扰动影响。

• 天然的量程：在临界状态下，它本身就是一种流量限制器，能通过的最大流量是固定的。

• 可作为标准表：因其高精度和稳定性，常被用作标定其他流量计的标准装置。

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主要缺点

• 能耗大：为了维持临界流状态，需要消耗相当大的压力差（能量），压损很大。

• 流量不可调：在临界状态下，它始终工作在最大流量能力上，无法通过调节下游阀门来改变流量（除非破坏临界状态，但那样精度就丧失了）。

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主要应用场景

由于其特性，临界流流量计特别适用于：

• 气体流量测量的标准装置：在实验室和计量站用于标定其他流量计。

• 发动机测试：测量进气道空气流量、燃油流量等。

• 过程工业：需要稳定、精确且作为基准的流量测量场合。