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轉(zhuǎn)子流量計(jì)(浮子流量計(jì))的氣體換算方法

氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以某種氣體為介質(zhì)按必定狀況下的標(biāo)況體積流量來(lái)刻度的(關(guān)于玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)刻度的是表明刻度條件下標(biāo)況流量的刻度標(biāo)尺,關(guān)于金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)刻度的是表明刻度條件下標(biāo)況流量的模擬或數(shù)字輸出信號(hào))。如果被測(cè)介質(zhì)和實(shí)踐工況與刻度時(shí)的介質(zhì)和作業(yè)狀況一致,轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度輸出就是實(shí)踐測(cè)得的標(biāo)況體積流量,不需要換算。可是,因?yàn)閷?shí)踐丈量時(shí)氣體介質(zhì)或作業(yè)狀況與刻度時(shí)不同,轉(zhuǎn)子在丈量管中的同一位置所代表的流量值和刻度時(shí)是不同的,要想正確使用氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì),就須***知道它們之間的流量換算關(guān)系。

    在******上,氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)一般是以空氣為介質(zhì)按規(guī)范狀況下的標(biāo)況體積流量來(lái)進(jìn)行刻度的。可是******上對(duì)規(guī)范狀況的界說(shuō)有兩種:國(guó)內(nèi)一般選用101.325kPa、20℃(293.15K);國(guó)外一般選用101.325kPa、0℃(273.15K)。在這種規(guī)范刻度情況下的流量換算在JJG25721994《轉(zhuǎn)子流量計(jì)檢定規(guī)程》[1]以及大多參考書(shū)上都有詳細(xì)介紹。可是,在某些情況下,氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)并不是按以上規(guī)范來(lái)刻度的,比方:

    ①刻度介質(zhì)不是空氣;    

    ②刻度狀況不是規(guī)范狀況;

    ③以用戶實(shí)踐丈量的氣體按實(shí)踐工況下的標(biāo)況體積流量來(lái)進(jìn)行刻度(國(guó)外進(jìn)口的轉(zhuǎn)子流量計(jì)居多);

    ④有時(shí)選用一種氣體介質(zhì)(比方空氣)進(jìn)行刻度,而實(shí)踐使用的介質(zhì)是另一種氣體(如氮?dú)狻⒀鯕狻⒍趸龋?/p>

    下面主要介紹在這些非標(biāo)刻度情況下標(biāo)況流量的換算。    

    2 氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的作業(yè)原理

    轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以轉(zhuǎn)子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降,改變它們之間的流轉(zhuǎn)面積來(lái)進(jìn)行丈量的體積流量外表,又稱浮子流量計(jì)。氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的基本流量方程式為[2,3]:

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片   (1)

    式中:Q———?dú)怏w體積流量,m3/h;CR———流量系數(shù),與流體的流動(dòng)形態(tài)和轉(zhuǎn)子的形狀等要素有關(guān);AR———轉(zhuǎn)子與錐形管間的環(huán)形面積,m2;Af———轉(zhuǎn)子的***大截面積,m2;g———重力加速度,9.81m/s2; Vf———轉(zhuǎn)子的體積,m3;ρf———轉(zhuǎn)子的密度,kg/m3;ρ———被測(cè)介質(zhì)的密度,kg/m3

    關(guān)于同一個(gè)氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì),在同一刻度下,由式(1)可得兩種氣體的流量關(guān)系為:

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片   (2)

    式中:Q1———第一種氣體的體積流量,m3/h;Q2———第二種氣體的體積流量,m3/h;ρ1———第一種氣體的密度,kg/m3;ρ2———第二種氣體的密度,kg/m3

    因?yàn)棣裦>>ρ1,ρf>>ρ2,式(2)可簡(jiǎn)化為:

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片  (3)

    3 非標(biāo)刻度氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量換算

    考慮到普遍適應(yīng)性,假定氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以某種氣體為介質(zhì)(密度為ρC)按某一狀況(壓力為PC,溫度為TC)下的標(biāo)況體積流量來(lái)刻度的。外表輸出為刻度狀況下的標(biāo)況流量,即:

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片  (4)    

    式中:QCN———刻度氣體在刻度狀況下的標(biāo)況流量,Nm3/h;QC———刻度氣體在刻度狀況下的工況流量,m3/h;PC———刻度狀況下的肯定壓力,kPa;PN———規(guī)范狀況下的肯定壓力,101.325kPa;TC———刻度狀況下的肯定溫度,K;TN———規(guī)范狀況下的肯定溫度,國(guó)內(nèi)293.15K,國(guó)外273.15K。

    由式(4)轉(zhuǎn)換為刻度狀況下的工況流量為:

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片  (5)

    由式(3)和式(5)得被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的工況流量為:

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片   (6)

    式中:Q———被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的工況流量,m3/h;ρ———被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的密度,kg/m3

    由式(6)可得被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的標(biāo)況流量為:

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片  (7)

    式中:QN———被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的標(biāo)況流量,Nm3/h;P———被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的肯定壓力,kPa;T———被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的肯定溫度,K。

    由氣體狀況方程(被測(cè)氣體不必定與刻度氣體是同種氣體),可得:

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片    (8)

    式中:ρN———被測(cè)氣體在規(guī)范狀況下的密度,kg/m3;ρCN———刻度氣體在規(guī)范狀況下的密度,kg/m3

    由式(7)和式(8)得被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的標(biāo)況流量為:

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片   (9)

    如果被測(cè)氣體與刻度氣體為同一氣體,則

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片

    4 兩種規(guī)范狀況的流量換算

    關(guān)于國(guó)產(chǎn)外表,因?yàn)閲?guó)內(nèi)規(guī)范狀況一般選用101.325kPa、20℃,由式(9)得被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的國(guó)內(nèi)標(biāo)況流量為:    

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片   (12)

    式中:QN20——被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的標(biāo)況流量(101.325kPa、20℃),Nm3/h;QCN20———刻度氣體在刻度狀況下的標(biāo)況流量(101.325kPa、20℃),Nm3/h。

    如果被測(cè)氣體與刻度氣體為同一氣體,由式(11)得:

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片    (13)

    關(guān)于進(jìn)口外表,因?yàn)閲?guó)外規(guī)范狀況一般選用101.325kPa、0℃,由式(9)得被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的標(biāo)況(101.325kPa、0℃)流量為:

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片  (14)

    式中:QN0———被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的標(biāo)況流量(101.325kPa、0℃),Nm3/h;QCN0———刻度氣體在刻度狀況下的標(biāo)況流量(101.325kPa、20℃),Nm3/h。

    關(guān)于進(jìn)口外表,在國(guó)內(nèi)使用時(shí),一般還需將被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的標(biāo)況流量從規(guī)范狀況(101.325kPa、0℃)轉(zhuǎn)換成規(guī)范狀況(101.325kPa、20℃):    

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片  (15)

    如果被測(cè)氣體與刻度氣體為同一氣體,由式(11)得:

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片  (16)

    5 應(yīng)用舉例    

    某進(jìn)口氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以二氧化氮為介質(zhì)按800kPa(表壓)、50℃的刻度狀況下的標(biāo)況(101.325kPa、0℃)體積流量QCN0來(lái)刻度的。現(xiàn)在用來(lái)丈量氮?dú)庠谧鳂I(yè)狀況下(P,T)的標(biāo)況(101.325kPa、20℃)流量QN20

    這里刻度狀況為:PC=800+101.325kPa,TC=50+273.15K。

    查表可得:

    二氧化氮在規(guī)范狀況(101.325kPa、0℃)下的密度ρCN0=1.997kg/m3

    氮?dú)庠谝?guī)范狀況(101.325kPa、0℃)下的密度ρN0=1.25kg/m3

    由式(15)可得氮?dú)庠谧鳂I(yè)狀況下(P,T)的標(biāo)況(101.325kPa、20℃)流量為:

    流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片

    6 結(jié)束語(yǔ)

    熟練掌握氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量換算對(duì)正確選表和用表至關(guān)重要。在******上,氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)一般是以空氣為介質(zhì)按規(guī)范狀況下的標(biāo)況體積流量來(lái)進(jìn)行刻度的。可是,當(dāng)氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)選用非標(biāo)刻度時(shí),須***選用相應(yīng)的換算公式進(jìn)行密度、溫度、壓力三參數(shù)的批改,才能得到被測(cè)氣體在作業(yè)狀況下的標(biāo)況流量。關(guān)于進(jìn)口外表,還要留意國(guó)內(nèi)外規(guī)范狀況的界說(shuō)不同,須***換算到國(guó)內(nèi)規(guī)范狀況。


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