0引言
氣體轉子流量計溫度壓力補正公式由流量的基本公式與流量狀態的換算公式及理想氣體狀態議程推導而來。根據所計量氣體流量的狀態(標準狀態或工作狀態)不同,其溫度壓力補正系數也不相同,互為倒數關系。
目前在對氣體轉子流量計計量和使用過程中,對溫度壓力補正存著認識上的差異,從而在實際工作中經常碰到過一些因認識上的差異而導致一些不必要的錯誤,以及時常走彎路的現象,現將對這一問題的認識與體會提出來以供大家商榷。
1問題的提出
大家都知道氣體轉子流量計的刻度流量為標準狀態下的流量(即流量計的氣體絕對壓力在101325Pa和流量計的氣體溫度在20.0℃時的流量),而我們在實際的檢定工作中,由于溫度和壓力都是可變量。因而在檢定或使用過程中溫度和壓力不可能與氣體轉子流量計的刻度狀態保持一致。根據氣體狀態方程可知,我們在檢定氣體轉子流量計時就必須對其溫度和壓力進行補正。根據國家檢定規程JG 257中對檢定氣體轉子流量計的示值修正在氣體溫度和壓力改變時給出了氣體轉子流量計的補正公式為:
式中: qv為轉子流量計在刻度狀態下的實際流量; Vs為排出(流入)裝置內的氣體體積;T為排出(流入)的時間; pn, ps, pm分別為標準狀態下,裝置內和流量計前的氣體絕對壓力, pn= 101325Pa; Tn, Ts, Tm分別為標準狀態下,裝置內和流量計前的氣體熱力學溫度, Tn= 293.15K。
公式(1)如何推導而來?并且實際應用時又應該注意哪些問題?我們以容積法為例進行探討。
2公式的推導
根據流體的連續性方程與伯努利方程可知一定質量的氣體流經標準裝置和流經氣體轉子流量時的關系為
式中: Vm為排出(流入)氣體轉子流量計內的氣體體積。則
根據瞬時流量公式可知:
將公式(3)帶入公式(4)得
根據轉子流量計的工作原理可知:
設轉子的流量常數為a(以下公式分別為: aN和am);錐管內徑為Df;錐管的錐角為φ;浮子的體積為Vf;浮子的密度為ρf;浮子停留的高度為h;轉子的氣體密度為ρ(以下公式分別為ρN和ρm)
式中: qn為轉子流量計在標準狀態下的實際流量; qm為轉子流量計在實際工作狀態下的實際流量。
由(7)÷ (6)得
當被測流體的粘度與標定介質的粘度相差不大時,aN≈ am。因ρf≥ ρN和ρm,所以ρf-ρN≈ ρf-ρm,則公式(8)可簡化為
式中: KN為轉子流量計在標準狀態下的氣體壓縮系數; Km為轉子流量計在實際工作狀態下的氣體壓縮系數。
在壓力較低﹑理想氣體假定成立的范圍內,氣體壓縮系數≈ 1,即Kn≈ Km,則公式(10)可簡化為
由(16)式可知當氣體的溫度壓力變化時其流量也隨之發生改變,既氣體的密度也隨之發生改變。
3應用
綜合上述檢定氣體轉子流量計時溫度壓力補正公式,可以得出以下結論:可知當氣體的溫度壓力變化時其流量也隨之發生改變,既氣體的密度也隨之發生改變。在選擇氣體流量的溫度壓力補正公式,要依據氣體轉子流量計所選定的刻度狀態而定,在實際的氣體流量計量中,通常所計量的是標準狀態下(0℃ ,101.325kPa及20℃ , 101.325kPa)的氣體體積流量,這一點應引起大家的重視,否則謬之大矣。同時得注意補正的溫度和壓力的類別,溫度為氣體的氣體熱力學溫度即為攝氏溫度+ 273.15,壓力為氣體絕對壓力即檢定時的大氣壓力+表壓,這一點大家在檢定過程中必須也得非常清楚;由于流量和壓力的單位有許多種,在檢定的同時還必須注意各參數的換算單位必須保持一致;以及在測量壓力時必須注意測量壓力的管徑應與被測對象的管徑一致,若兩者之間的差異較大時會造成流量壓力測量不真實,導致壓力補正的結果與實際出現偏差。總之在檢定過程中若不注意以上的因數,將最終導致流量的計算結果值與實際值之間產生較大的誤差,從而影響測試結果的真實性和量值傳遞的可靠性。
4使用
氣體轉子流量計在實際使用的狀態,往往與刻度狀態不同。因此,使用時讀取的流量示值,并不是流過流量計的流體的真實流量,必須對使用的狀態進行修正,才能得到真實的流量。
轉子流量計在使用狀態下的流量示值按公式(12)計算;轉子流量計在標準狀態下的流量示值,由公式(2)和公式(12)可得
式中: q0為轉子流量計在標準狀態下的流量; qn為轉子流量計的刻度流量。
5結束語
隨著流量測試技術的不斷發展和各種新型的流量計的廣泛應用,使流量測量向精度佳、智能化方向發展。這就為我們的檢定工作提出了新的要求,而且大部分的流量計在檢定時都會存在溫度壓力補正。作為檢定工作者不僅要懂得如何檢定,更應知道檢定過程中溫度壓力補正公式是如何而來。只有這樣才能從本質上分析問題,更加快捷處理檢定工作中出現的問題。進一步提高我們的計量水平,為擴大再生產提供有力的技術保障和支持。
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