本文件规定了使用临界流锐孔系统动态制备校准用混合气体的方法。校准用混合气体至少包括由纯气或预混合气体组成的两种气体（其中之一通常为补充气）。 本文件规定的方法主要适用于制备不与临界流锐孔系统或辅助设备中的气体管路材质发生反应的混合气体。使用合适数量的临界流锐孔时，可制备多组分混合气体。 选用合适的临界流锐孔组合，稀释比可达到1×104。 尽管本文件规定的方法通常应用于制备大气压条件下的混合气体， 但本文件规定的方法也能用于制备压力超过大气压的校准用混合气体。使用本文件规定的方法，上游气体压力需至少比下游气体压力高两倍。 本文件适用的流量范围为1 mL/min～10 L/min。

ICS71.100.20
CCS G 86
中华人民共和国国家标准國
GB/T5275.6—2023/IS06145-6:2017代替GB/T5275.6—2014
气体分析
动态法制备校准用混合气体
第6部分：临界流锐孔
Gas analysisPreparation of calibration gas mixtures using dynamic methodsPart 6:Critical flow orifices(ISO6145-6:2017,IDT)
2023-03-17发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-10-01实施
1范围
2规范性引用文件
3术语和定义
4符号
5原理
6质量流量和体积流量的计算
6.2理想条件下流量的计算
6.3采用纯氮气校准的装置的质量流量的计算6.4气体流量不确定度的计算
GB/T 5275.6—2023/ISO6145-6:2017II
7混合气体物质的量分数和体积分数的计算及相关不确定度的评定7.1概述
7.2计算物质的量分数及相关不确定度7.3关于物质的量分数不确定度的说明.8混合气体的制备
8.1混合系统示例
8.2操作条件
9校准和验证
混合系统流量的校准
9.3制备特定组分和浓度的混合气体的装置的校准9.4混合系统的验证
附录A（资料性）等系数、黏度和临界流系数的计算示例A.1等摘系数计算示例
A.2动力黏度计算示例
A.3临界流系数Ck计算示例
附录B（资料性）实际条件下质量流量和体积流量的计算B.1质量流量的计算
B.2体积流量的计算
附录C（资料性）理想和实际条件下环形临界流锐孔的流量计算示例附录D（资料性）使用纯氮气进行流量校准来计算质量流量的示例.8
GB/T5275.6—2023/ISO6145-6:2017D.1概述
D.2例1：纯氧气质量流量的计算D.3例2：纯氢气质量流量的计算附录NA（资料性）本文件对ISO6145-6：2017所做的编辑性改动参考文献
图1临界流锐孔实例
图2用临界流锐孔系统制备校准用混合气体表1压力和气休类型对临界压力比的影响表2氮中甲烷混合气体的计算示例表3氮气中甲烷混合气体(包含纯度修正)的计算示例20
表A.1根据NISTREFPROP9.0和公式（A.1)计算得到的氮气、氩气、甲烷的等熵系数示例：：：15表A.2使用REFPROPV9.0计算得到的氮气、氩气和甲烷动力黏度表表A.3使用REFPROPV9.0和ISO9300计算得到的氮气、氩气、甲烷的临界流系数Cr表NA.1本文件对ISO6145-6:2017所做的编辑性改动I
GB/T5275.6—2023/ISO6145-6:2017本文件按照GB/T1.1一2020《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。
本文件是GB/T5275《气体分析动态体积法制备校准用混合气体》的第6部分。GB/T5275已经发布了以下部分：
第1部分：校准方法；
第2部分：活塞泵；
第4部分：连续注射法；
第5部分：毛细管校准器；
第6部分：临界流锐孔；
第7部分：热式质量流量控制器；第8部分：扩散法；
第9部分：饱和法；
第10部分：渗透法；
第11部分：电化学发生法。
本文件代替GB/T5275.6一2014《气体分析动态体积法制备校准用混合气体第6部分：临界锐孔》，与GB/T5275.62014相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：增加了术语和定义一章（见第3章）；增加了符号一章（见第4章）
更改了与原理、设备有关的内容（见第5章，2014年版的第3章和第4章）；更改了质量流量和体积流量的计算（见第6章，2014年版的5.1，5.3）；更改了计算物质的量分数和体积分数及相关不确定度评定（见第7章，2014年版的5.4）；更改了制备混合气体的应用（见第8章，2014年版的第4章）；增加了校准和验证（见第9章）。本文件等同采用IS06145-6:2017《气体分析动态法制备校准用混合气体第6部分：临界流锐孔》。
本文件做了下列最小限度的编辑性改动：-对ISO6145-6:2017的勘误、“参考文献”所做的编辑性改动及其原因见附录NA。请注意木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。本文件由中国石油和化学工业联合会提出。本文件由全国气体标准化技术委员会(SAC/TC206)归口。本文件起草单位：吴华气体有限公司、中国测试技术研究院化学研究所、深圳市诺安智能股份有限公司、北京易优凯科技有限公司、广东华特气体股份有限公司、江西华特电子化学品有限公司、昊华气体有限公司西南分公司、西南化工研究设计院有限公司、杭氧集团股份有限公司、中船（邯郸)派瑞特种气保股份有限公司、浙江省化工研究院有限公司、四中测标物科技有限公司、浙江省标准化研究院、上海申南特种气体有限公司、上海华爱色谱分析技术有限公司、深圳供电局有限公司、武汉华星工业技术有限公司。
本文件主要起草人：王娟、陈雅丽、工维康、张婷、胡晓华、郭琼、胡迎、张斌、谭依玲、唐霞梅、傅铸红、茹高艺、廖恒易、熊志红、金奎、朱莹、罗文键、王志民、史婉君、张琦炎、朱东锋、陈洁、吴靓、方华、唐峰、刘浩、李璞、郑宏昌。
本文件于2014年首次发布，本次为第一次修订。Ⅲ
GB/T5275.6—2023/IS06145-6:2017引言
动态法是制备校准用混合气体的一大类重要方法，ISO为此专门编制了ISO6145系列标准(ISO6145-3气流间歇注射法已废止）。GB/T5275（所有部分）均等同采川IS06145系列标准。由于篇幅较长，IS06145分为11部分，GB/T5275与ISO6145保持一致，也对应地分为11部分。因ISO6145-3已被废止，GB/T5275第3部分也对应地空缺。GB/T5275（所有部分）规定了动态法制备校准用混合气体的通用要求，并具体规定了容积泵法等9种制备校准用混合气体方法的原理、主要设备、制备注意事项、制备得到的校准用混合气体组分体积分数计算及不确定度评定等技术要求，以确保制备得到的校准用混合气体的质量，提高校准用混合气体的制备水平。GB/T5275（所有部分）预期供经过培训且具有实践经验的专业人员使用。GB/T5275由10个部分构成。
第1部分：校准方法。规定了各制备方法的基本信息及适用性、操作动态系统注意事项、动态系统的校准方法、组分及不确定度的计算、验证方法等内容，是其他9部分的基础。目的在于提供合理选择一种或多种校准用混合气体制备方法，并将这些方法与国家测量标准联系起来，以建立制备混合气体成分的计量溯源性。一一第2部分：活塞泵。月的在于提供使用活塞泵由两种或多种纯气或其他混合气体制备校准用混合气体的方法，及所制备的校准用用混合气体中各组分含量的计算方法以及不确定度评定方式。
一一第4部分：连续注射法。目的在于提供由纯气或其他混合气体通过注射器向平衡气中连续注入校准组分，从而连续制备含两种或多种组分的校准用混合气体的方法，及所制备的校准用混合气体中各组分含量的计算方法以及不确定度评定方式。一第5部分：毛细管校准器。日的在于提供使用内含单个或多个毛细管组合的设备由纯气体或混合气体连续制备校准用混合气体的方法，及所制备的校准用混合气体中各组分含量的计算方法以及不确定度评定方式。
第6部分：临界流锐孔。目的在于提供使用临界流锐孔由两种或多种由纯气或其他使用气体混合制备校准用混合气体的方法，及所制备的校准用混合气体中各组分含量的计算方法以及不确定度评定方式。
一一第7部分：热式质量流量控制器。目的在于提供使用热式质量流量控制器由纯气或混合气连续制备校准用混合气体的方法，及所制备的校准用混合气体中各组分含量的计算方法以及不确定度评定方式。
第8部分：扩散法。目的在于提供使用扩散法制备由两种或多种由纯气或其他使用气体混合制备校准用混合气体的方法，及所制备的校准用混合气体中各组分含量的计算方法以及不确定度评定方式。
第9部分：饱和法。目的在于提供使用饱和法由一种或多种易冷凝的气体连续制备校准用混合气体的方法，及所制备的校准用混合气体中各组分含量的计算方法以及不确定度评定方式。第10部分：渗透法。自的在于提供使用渗透法由纯气体或混合气体连续制备校准用混合气体的方法，及所制备的校准用混合气体中各组分含量的计算方法以及不确定度评定方式。一第11部分：电化学发生法。目的在于提供使用电化学发生法由纯气体或混合气体连续制备校准用混合气体的方法，及所制备的校准用混合气体中各组分含量的计算方法以及不确定度评定方式。
1范围
GB/T5275.62023/ISO6145-6:2017气体分析动态法制备校准用混合气体第6部分：临界流锐孔
本文件规定了使用临界流锐孔系统动态制备校准用混合气体的方法。校准用混合气体至少包括由纯气或预混合气体组成的两种气体(其中之一通常为补充气）。本文件规定的方法主要适用于制备不与临界流锐孔系统或辅助设备中的气体管路材质发生反应的混合气体。使用合适数量的临界流锐孔时，可制备多组分混合气体。选用合适的临界流锐孔组合，稀释比可达到1×10”。尽管本文件规定的方法通常应用于制备大气压条件下的混合气体，但本文件规定的方法也能用于制备压力超过大气压的校准用混合气体。使用本文件规定的方法，上游气体压力需至少比下游气体压力高两倍。
本文件适用的流量范围为1mL/min～10L/min。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。
ISO6143气体分析校准混合气组成的测定和校验的比较法(Gasanalysis—Comparisonmethods for determining and checking the composition of calibration gas mixtures)注：GB/T106282008气体分析校准混合气组成的测定和校验比较法(ISO6143:2001,IDT)ISO7504气体分析词汇(Gasanalysis—Vocabulary）注：GB/T14850—2020气体分析词汇（IS07504:2015,IDT）ISo9300用临界流文丘里喷嘴测量气体流量(MeasurementofgasflowbymeansofcriticalflowVenturi nozzles)
注：GB/T21188—2007用临界流文丘里喷嘴测量气体流量(IS09300:2005,IDT)IS012963气体分析基于单点和两点校准的用于混合气体组成测定的比较法（Gas analysis-Comparison methods for the determination of the composition of gas mixtures based on one-and twopointcalibration)
ISO16664气体分析校准用纯气和混合气体的使用指南(Gasanalysis—Handlingof calibra-tion gases and gas mixtures-Guidelines)注：GB/T37180—2018气体分析校准用纯气和混合气体的使用指南（IS016664:2017，IDT)3术语和定义
ISO9300、ISO7504界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
临界流锐孔critical floworifice其几何形状和使用条件使喉部流量达到临界流量(3.12)的锐孔。GB/T5275.6—2023/ISO
6145-6:2017
管壁取样口wallpressuretap
在管壁上钻成的孔，其边缘与管道内表面平齐。注：取样孔的设置，应使小孔中的压力与气体管路中该处的静态压力相等。3.3
静态压力staticpressure
用连接在管壁取样口上的压力表所能测量到的流动气体的实际压力。注：本文件所使用的均为绝对压力值。3.4
滞止压力stagnationpressure
流动的气休以等过程到达流速为零时所具有的气休压力。注：本文件所使用的均为绝对压力值。3.5
滞止温度
stagnationtemperature
流动的气体以等过程到达流速为零时所具有的气体温度。注：木文件所使用的均为绝对温度值。3.6
质量流量
mass flowrate
单位时间内流过锐孔的气体的质量。3.7
摩尔流量molarflowrate
单位时间内流过锐孔的气体的物质的量。3.8
体积流量
volumeflowrat
单位时间内流过锐孔的气体的体积。3.9
throat Reynolds number
喉部雷诺数
根据气体流量和临界流锐孔入口滞止条件下的气体动力黏度计算出的无量纲参数。注：取滞止条件下的喉部直径作为特性尺寸参数。喉部雷诺数以下式表示：Re
isentropic coefficient
等炳系数
#X n. Xdx
在基本可逆绝热（等摘）变换条件下，压力的相对变化与密度的相对变化之比。注：对于实际气体，气体的分子间作用力以及气体分子体积对气体的特性具有不可忽略的影响。对于理想气体，分子间作用力和分子体积能忽略不计。3.11
流出系数
discharge coefficient
无黏性气体的实际流量与理想流量的无量纲比值。2
5275.6—2023/ISO
6145-6:2017
注：该系数是对黏性和流场曲率影响的修正。对于本文件中所规定的各种临界流锐孔结构和安装条件，它仅是喉部雷诺数的函数。理想流量通过在相同的上游滞止条件下一维等滴流动而获得。3.12
criticalflowrate
临界流量
在给定的上游条件下，流过锐孔的最大流量。注：达到临界流时，喉部流速等于当地声速值（音速），小的压力扰动以此速度传播3.13
临界流函数
criticalbzxz.net
function
表征锐孔的入口和喉部之间的等和一维流的热力学流动特性的无量纲函数。注：它是气体特性、滞止压力(3.4)和带止温度(3.5)的函数。3.14
实际气体临界流系数
critical flowcoefficient of areal gasCR
临界流函数的另一种形式，对混合气体更为实用。注：该系数能通过下列公式由临界流函数推导出：Cp=C。×VZ。
临界压力比
critical pressure ratio
流经临界流锐孔的气体质量流量达到最大时，临界流锐孔喉部静态压力与滞止压力之比注：此比值按第5章给出的公式计算。3.16
-(会)_-()
compressibilityfactor
压缩因子
用数值表示在滞止压力和温度下，实际气体的性质与按照理想气体定律计算结果的偏离的修正系数。
注：它山下列公式确定：
式中：
4符号
摩尔气体常数，等于8.3144621J/(mol-K)。下列符号适用于本文件。
临界流锐孔喉部面积
流出系数方程的系数
计算所得的临界流锐孔流出系数理想状态下临界流函数，与p和T相关灵敏系数
国际标准单位
GB/T5275.62023/ISO6145-6:2017CR
5原理
实际状态下临界流系数，与p和T相关恒定压力条件下气体的摩尔比热容恒定体积条件下气体的摩尔比热容临界流锐孔喉部直径
临界流锐孔上游管路的直径
气体的摩尔质量
临界流锐孔流出系数方程的系数测得的临界流锐孔上游的绝对静态压力标准状态的绝对压力(101.325kPa)测得的临界流锐孔下游的绝对静态压力绝对滞止压力，取决于pin、Tin和qm质量流量
摩尔流量
体积流量
临界压力比
摩尔气体常数
临界流锐孔喉部雷诺数
测得的临界流锐孔入口处的温度标准状态的温度(273.15K)
绝对滞止温度，取决于Pn、Tin和qm流过临界流锐孔的气体流速
喉部的声速
标准状态(T。,pn)下的压缩因子po和T。时的压缩因子
等熵系数，与p和T相关
po和T。时的气体动态黏度
临界流锐孔上游的气体密度
临界流锐孔喉部处的气体密度
滞止条件下的气体密度
J/(mol·K)
J/(mol·K)
kg/mol
J/(mol-K)
通过临界流锐孔的气体体积流量会随着锐孔进口压力pi的增大而增加。当锐孔出口压力pout与锐孔进口压力pn的比值达到临界值时，气体的体积流量将仅与pn成正比，而与pou无关。临界流锐孔示例如图1所示。
标引序号说明：
气体入口；
2——临界流锐孔喉部直径(ds);3
气体流向：
-临界流锐孔进口管路的直径(d);4
气体出口。
注1：温度T.和压力pin在位置4测得，压力po在位置5测得。注2：温度T。和压力p。在位置2通过计算得到（见6.2)。图1临界流锐孔示例
5275.6—2023/ISO
6145-6:2017
在恒温条件下，对于给定的气体，临界压力比r”按公式（1)计算：=(P) =(2
附录A的A.1介绍了计算等摘系数的各种方法。对于单原子、双原子和三原子气体，临界压力比约为0.5，受压力和温度影响，如表1所示。表1
压力和气体类型对临界压力比的影响气体
二氧化碳
上游压力
下游压力
(pout)
注：值是当p=po时，使用NISTREFPROPV9.0数据库中的数据计算而得的值。bar=105Pa
y=C,/c
.... (1)
临界压力比
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