也談差壓式氣體流量計(jì)量溫度壓力補(bǔ)正公式的推導(dǎo)與應(yīng)用

1、也談差壓式氣體流量計(jì)量溫度壓力補(bǔ)正公式的推導(dǎo)與應(yīng)用摘 要 差壓式氣體流量計(jì)量溫度壓力補(bǔ)正公式由流量的根本公式與流量狀態(tài)的換算公式 及理想氣體狀態(tài)議程推導(dǎo)而來。根據(jù)所計(jì)量氣體流量的狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)或工作狀態(tài)不同， 其溫度壓力補(bǔ)正系數(shù)也不相同，互為倒數(shù)關(guān)系。關(guān)鍵詞 氣體流量計(jì)量；溫度壓力補(bǔ)正；補(bǔ)正系數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)；工作狀態(tài)1問題的提出目前國(guó)內(nèi)有些搞流量的同志對(duì)差壓式氣體流量計(jì)量的溫度壓力補(bǔ)正存在著認(rèn)識(shí)上的誤 區(qū)，我們?cè)趯?shí)際工作中也曾碰到過這些問題，走過彎路，現(xiàn)將我們對(duì)這一問題的認(rèn)識(shí)與體會(huì)提出來以供大家商榷。流量節(jié)流裝置的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T2624-93中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下差壓氣體流量計(jì)的示值修正在氣體 溫度和

2、壓力改變時(shí)給出了氣體體積流量計(jì)量的補(bǔ)正公式：式中，qv為氣體體積流量；p為氣體壓力；T為氣體溫度，Z為氣體壓縮系數(shù)；s為流束 膨脹系數(shù)。上述的符號(hào)為計(jì)算值設(shè)計(jì)值，符號(hào)右上角加“為實(shí)際值工況值。以上的公式如何推導(dǎo)而來？并且實(shí)際應(yīng)用時(shí)又應(yīng)該注意哪些問題？我們以孔板測(cè)量氣體流 量為便進(jìn)行控討。由式可見，由于 p b為僅與氣體組分有關(guān)的參數(shù)，當(dāng)組成恒定時(shí)，qvn與qm是等價(jià)的，因此標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積。2公式的推導(dǎo)2.1工作狀態(tài)下氣體流量的密度補(bǔ)正公式推導(dǎo)根據(jù)流體的連續(xù)性方程與伯努利方程，用孔板測(cè)量氣體流量時(shí)依據(jù)以下公式：式中中為工作狀態(tài)下氣體體積流量，m/s ； c為流出系數(shù)無量綱；s為流束膨脹系數(shù)無量綱

3、；d為節(jié)流件開孔直徑，m P為節(jié)流件前后的壓差，Pa; P為氣體密度，kg/m3。由1式可知當(dāng)氣體的溫度壓力變化時(shí)其密度也隨之發(fā)生改變，相同的差壓值所對(duì)應(yīng)的 流量值是不同的。于是：e-dA砂4吋八q；_孑他8Qv 呂 JS p此處公式推導(dǎo)忽略流量系數(shù)a變化的影響。如果由于有關(guān)參數(shù)變化較大而引起流量系數(shù)a改變時(shí)，應(yīng)相應(yīng)的乘以 a'/a數(shù)值。一 ：一'氣體的質(zhì)量流量等于其體積流量與密度的體積。即：你二q p二咅4卅&慟p科 43由于流束膨脹系數(shù) £變化對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確度影響不大，忽略其影響，因此在實(shí)際應(yīng)用中, 2 式4式一般寫作：q、實(shí)際=q,設(shè)計(jì)或q住況=q裁計(jì)%妬

4、=務(wù)紗憔威茲工況=渝計(jì)以上推導(dǎo)了差壓式氣體流量計(jì)量在氣體密度發(fā)生改變時(shí)，其工況體積流量與質(zhì)量流量的 密度補(bǔ)正公式。通常在實(shí)際應(yīng)用中卻不能用2式進(jìn)行流量補(bǔ)正，這里面有兩個(gè)原因，其一，在實(shí)際應(yīng)用 中氣體流量一般計(jì)量的是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)OC、101.325kPa或20C、101.325kPa下的體積流量；其二，在實(shí)際應(yīng)用中一般測(cè)量氣體的溫度壓力參數(shù)，而沒有直接測(cè)量氣體的密度。因此我們通常是對(duì)氣體流量進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)正。而氣體有干、濕氣體之分，其補(bǔ)正公式是有區(qū)別的，這個(gè)溫度壓力補(bǔ)正公式又是如何推導(dǎo)來的呢？2.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干氣體流量溫度壓力補(bǔ)正公式推導(dǎo)根據(jù)質(zhì)量守恒原理可得流量狀態(tài)的換算公式：J5式中，qv為工作狀

5、態(tài)下的體積流量；qvN為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量；kg/m3; p為工作狀態(tài)下的氣體密度；p N為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體密度。又由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體密度的大小與其壓力成正比，與其溫度及其壓縮系數(shù)成正比。即：P 二二： 6式中，p為氣體密度，kg/m3； P為氣體壓力，Pa; T為氣體溫度，K； Z為氣體壓縮系數(shù), Pa; R為氣體常數(shù)氣體常數(shù)不變。將5、 6式代入1式得：? C I x P/ZRT = C 嚀皿2礙'Z屛PnPnZ'RT'于是；乳腫Q P垃Pn?' BT'杠護(hù) 4 TJ PNPNZRT館q P在常溫，低壓20MPa下，氣體壓縮 Z的變化非常

6、小，故忽略其影響。同時(shí)忽略流速 膨脹系數(shù)£的影響，那么公式那么可簡(jiǎn)化為：式中q' vn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體實(shí)際流量；qvN為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體設(shè)計(jì)流量；p'為氣體實(shí)際壓力；p為氣體設(shè)計(jì)壓力；T'為氣體實(shí)際濕度；T為氣體設(shè)計(jì)溫度。上式也可寫成：同理(6)式代入式得, f1 ip'!ZlR'T'(7 耕=q 朋一-列 pfZRT必二 q叨一Jp'ZTfpZT同上理，忽略氣體壓縮系數(shù)心備莎両Z和流束膨脹系數(shù) £的影響，那么公式簡(jiǎn)化為:式中q'm為氣體實(shí)際質(zhì)量流量 上式也可寫成：:q m為氣體設(shè)計(jì)質(zhì)量流量。7)式、(8)式即為

7、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積流量的溫度壓力補(bǔ)正公式及氣體質(zhì)量的溫度壓力補(bǔ) 正公式。這兩個(gè)公式與國(guó)際GB2624-81中的補(bǔ)正公式是符合的。同理，將(6)式代入(2)式可得工作狀態(tài)下氣體體積流量的溫度、壓力補(bǔ)正公式g * 二條一J-,公式由來讀者可自行推導(dǎo)，這里就不再贅述。其補(bǔ)正系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積流量的溫度壓力補(bǔ)正公式的補(bǔ)正系數(shù)正好相顛倒。為濕氣體相對(duì)濕度，%2.3濕氣體干局部的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下流量溫度、壓力補(bǔ)正工作狀態(tài)下，濕氣體折算到標(biāo)況時(shí)的濕氣體干局部流量為:式中：psmax為溫度T時(shí)，濕氣體中水烝汽的最大可能壓力;由( 1)式那么Iq函一少爐，喚)丁立它“爐濕氣體干局部的流體密度除隨溫度、壓力改變發(fā)生變化，其濕度也對(duì)密度產(chǎn)生影響。有 時(shí)對(duì)計(jì)量所致的誤差遠(yuǎn)大于單純溫度、壓力變化所造成的計(jì)量誤差，但目前在流量計(jì)量中尚未開展?jié)穸妊a(bǔ)正。濕氣體干局部的流體密度除隨溫度、壓力改變發(fā)生變化，其濕度也對(duì)密度產(chǎn)生影響。有 時(shí)對(duì)計(jì)量所致的誤差遠(yuǎn)大于單純溫度、壓力變化所造成的計(jì)量誤差，但目前在流量計(jì)量中尚未開展?jié)穸妊a(bǔ)正。3結(jié)論綜合上述差壓式氣體流量計(jì)量溫度壓力補(bǔ)正的推導(dǎo)，可以得出以下的結(jié)論：在選擇氣體流量的溫度壓力補(bǔ)正公式時(shí)，要依據(jù)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)時(shí)所選定的氣體流量的計(jì)量單位而定，當(dāng)流量為質(zhì)量流量kg/h或標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(OC, 101.325kPa及20C, 101.325kPa )下的體積流量時(shí)， 適用質(zhì)量流量