也談差壓式氣體流量計量溫度壓力補正公式的推導與應用

1、也談差壓式氣體流量計量溫度壓力補正公式的推導與應用摘 要 差壓式氣體流量計量溫度壓力補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)議程推導而來。根據(jù)所計量氣體流量的狀態(tài)標準狀態(tài)或工作狀態(tài)不同， 其溫度壓力補正系數(shù)也不相同，互為倒數(shù)關系。關鍵詞 氣體流量計量；溫度壓力補正；補正系數(shù)；標準狀態(tài)；工作狀態(tài)1問題的提出目前國內有些搞流量的同志對差壓式氣體流量計量的溫度壓力補正存在著認識上的誤 區(qū)，我們在實際工作中也曾碰到過這些問題，走過彎路，現(xiàn)將我們對這一問題的認識與體會提出來以供大家商榷。流量節(jié)流裝置的國家標準 GB/T2624-93中對標準狀態(tài)下差壓氣體流量計的示值修正在氣體 溫度和

2、壓力改變時給出了氣體體積流量計量的補正公式：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)。上述的符號為計算值設計值，符號右上角加“為實際值工況值。以上的公式如何推導而來？并且實際應用時又應該注意哪些問題？我們以孔板測量氣體流 量為便進行控討。由式可見，由于 p b為僅與氣體組分有關的參數(shù)，當組成恒定時，qvn與qm是等價的，因此標準狀態(tài)下體積。2公式的推導2.1工作狀態(tài)下氣體流量的密度補正公式推導根據(jù)流體的連續(xù)性方程與伯努利方程，用孔板測量氣體流量時依據(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式可知當氣體的溫度壓力變化時其密度也隨之發(fā)生改變，相同的差壓值所對應的 流量值是不同的。于是：e-dA砂4吋八q；_孑他8Qv 呂 JS p此處公式推導忽略流量系數(shù)a變化的影響。如果由于有關參數(shù)變化較大而引起流量系數(shù)a改變時，應相應的乘以 a'/a數(shù)值。一 ：一'氣體的質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) £變化對測量的準確度影響不大，忽略其影響，因此在實際應用中, 2 式4式一般寫作：q、實際=q,設計或q住況=q裁計%妬

4、=務紗憔威茲工況=渝計以上推導了差壓式氣體流量計量在氣體密度發(fā)生改變時，其工況體積流量與質量流量的 密度補正公式。通常在實際應用中卻不能用2式進行流量補正，這里面有兩個原因，其一，在實際應用 中氣體流量一般計量的是標準狀態(tài)OC、101.325kPa或20C、101.325kPa下的體積流量；其二，在實際應用中一般測量氣體的溫度壓力參數(shù)，而沒有直接測量氣體的密度。因此我們通常是對氣體流量進行溫度壓力補正。而氣體有干、濕氣體之分，其補正公式是有區(qū)別的，這個溫度壓力補正公式又是如何推導來的呢？2.2標準狀態(tài)下干氣體流量溫度壓力補正公式推導根據(jù)質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為標準狀態(tài)下的體積流量；kg/m3; p為工作狀態(tài)下的氣體密度；p N為標準狀態(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 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。同時忽略流速 膨脹系數(shù)£的影響，那么公式那么可簡化為：式中q' vn為標準狀態(tài)下氣體實際流量；qvN為標準狀態(tài)下氣體設計流量；p'為氣體實際壓力；p為氣體設計壓力；T'為氣體實際濕度；T為氣體設計溫度。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，那么公式簡化為:式中q'm為氣體實際質量流量 上式也可寫成：:q m為氣體設計質量流量。7)式、(8)式即為

7、標準狀態(tài)下氣體體積流量的溫度壓力補正公式及氣體質量的溫度壓力補 正公式。這兩個公式與國際GB2624-81中的補正公式是符合的。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、壓力補正公式g * 二條一J-,公式由來讀者可自行推導，這里就不再贅述。其補正系數(shù)與標準狀態(tài)下氣體體積流量的溫度壓力補正公式的補正系數(shù)正好相顛倒。為濕氣體相對濕度，%2.3濕氣體干局部的標準狀態(tài)下流量溫度、壓力補正工作狀態(tài)下，濕氣體折算到標況時的濕氣體干局部流量為:式中：psmax為溫度T時，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，其濕度也對密度產(chǎn)生影響。有 時對計量所致的誤差遠大于單純溫度、壓力變化所造成的計量誤差，但目前在流量計量中尚未開展?jié)穸妊a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，其濕度也對密度產(chǎn)生影響。有 時對計量所致的誤差遠大于單純溫度、壓力變化所造成的計量誤差，但目前在流量計量中尚未開展?jié)穸妊a正。3結論綜合上述差壓式氣體流量計量溫度壓力補正的推導，可以得出以下的結論：在選擇氣體流量的溫度壓力補正公式時，要依據(jù)節(jié)流裝置設計時所選定的氣體流量的計量單位而定，當流量為質量流量kg/h或標準狀態(tài)(OC, 101.325kPa及20C, 101.325kPa )下的體積流量時， 適用質量流量