0引言
气体转子流量计温度压力补正公式由流量的基本公式与流量状态的换算公式及理想气体状态议程推导而来。根据所计量气体流量的状态(标准状态或工作状态)不同,其温度压力补正系数也不相同,互为倒数关系。
目前在对气体转子流量计计量和使用过程中,对温度压力补正存着认识上的差异,从而在实际工作中经常碰到过一些因认识上的差异而导致一些不必要的错误,以及时常走弯路的现象,现将对这一问题的认识与体会提出来以供大家商榷。
1问题的提出
大家都知道气体转子流量计的刻度流量为标准状态下的流量(即流量计的气体绝对压力在101325Pa和流量计的气体温度在20.0℃时的流量),而我们在实际的检定工作中,由于温度和压力都是可变量。因而在检定或使用过程中温度和压力不可能与气体转子流量计的刻度状态保持一致。根据气体状态方程可知,我们在检定气体转子流量计时就必须对其温度和压力进行补正。根据国家检定规程JG 257中对检定气体转子流量计的示值修正在气体温度和压力改变时给出了气体转子流量计的补正公式为:
式中: qv为转子流量计在刻度状态下的实际流量; Vs为排出(流入)装置内的气体体积;T为排出(流入)的时间; pn, ps, pm分别为标准状态下,装置内和流量计前的气体绝对压力, pn= 101325Pa; Tn, Ts, Tm分别为标准状态下,装置内和流量计前的气体热力学温度, Tn= 293.15K。
公式(1)如何推导而来?并且实际应用时又应该注意哪些问题?我们以容积法为例进行探讨。
2公式的推导
根据流体的连续性方程与伯努利方程可知一定质量的气体流经标准装置和流经气体转子流量时的关系为
式中: Vm为排出(流入)气体转子流量计内的气体体积。则
根据瞬时流量公式可知:
将公式(3)带入公式(4)得
根据转子流量计的工作原理可知:
设转子的流量常数为a(以下公式分别为: aN和am);锥管内径为Df;锥管的锥角为φ;浮子的体积为Vf;浮子的密度为ρf;浮子停留的高度为h;转子的气体密度为ρ(以下公式分别为ρN和ρm)
式中: qn为转子流量计在标准状态下的实际流量; qm为转子流量计在实际工作状态下的实际流量。
由(7)÷ (6)得
当被测流体的粘度与标定介质的粘度相差不大时,aN≈ am。因ρf≥ ρN和ρm,所以ρf-ρN≈ ρf-ρm,则公式(8)可简化为
式中: KN为转子流量计在标准状态下的气体压缩系数; Km为转子流量计在实际工作状态下的气体压缩系数。
在压力较低﹑理想气体假定成立的范围内,气体压缩系数≈ 1,即Kn≈ Km,则公式(10)可简化为
由(16)式可知当气体的温度压力变化时其流量也随之发生改变,既气体的密度也随之发生改变。
3应用
综合上述检定气体转子流量计时温度压力补正公式,可以得出以下结论:可知当气体的温度压力变化时其流量也随之发生改变,既气体的密度也随之发生改变。在选择气体流量的温度压力补正公式,要依据气体转子流量计所选定的刻度状态而定,在实际的气体流量计量中,通常所计量的是标准状态下(0℃ ,101.325kPa及20℃ , 101.325kPa)的气体体积流量,这一点应引起大家的重视,否则谬之大矣。同时得注意补正的温度和压力的类别,温度为气体的气体热力学温度即为摄氏温度+ 273.15,压力为气体绝对压力即检定时的大气压力+表压,这一点大家在检定过程中必须也得非常清楚;由于流量和压力的单位有许多种,在检定的同时还必须注意各参数的换算单位必须保持一致;以及在测量压力时必须注意测量压力的管径应与被测对象的管径一致,若两者之间的差异较大时会造成流量压力测量不真实,导致压力补正的结果与实际出现偏差。总之在检定过程中若不注意以上的因数,将最终导致流量的计算结果值与实际值之间产生较大的误差,从而影响测试结果的真实性和量值传递的可靠性。
4使用
气体转子流量计在实际使用的状态,往往与刻度状态不同。因此,使用时读取的流量示值,并不是流过流量计的流体的真实流量,必须对使用的状态进行修正,才能得到真实的流量。
转子流量计在使用状态下的流量示值按公式(12)计算;转子流量计在标准状态下的流量示值,由公式(2)和公式(12)可得
式中: q0为转子流量计在标准状态下的流量; qn为转子流量计的刻度流量。
5结束语
随着流量测试技术的不断发展和各种新型的流量计的广泛应用,使流量测量向高精度、智能化方向发展。这就为我们的检定工作提出了新的要求,而且大部分的流量计在检定时都会存在温度压力补正。作为检定工作者不仅要懂得如何检定,更应知道检定过程中温度压力补正公式是如何而来。只有这样才能从本质上分析问题,更加快捷处理检定工作中出现的问题。进一步提高我们的计量水平,为公司扩大再生产提供有力的技术保障和支持。
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