浅析温度压力对气体流量计量的影响

　　气体分子排列松散,随着温度或压力的变化,分子间距发生变化,其体积与压力成反比,与温度成正比,在温度和压力变化的情况下,是无法计量和比较气体的体积的。

　　通常计量气体流量的方法有三种: (1)涡轮流量计:它是利用流体冲击涡轮叶片,其转数与流量成比例的关系,计量出流体在工作状态下的体积流量;

　　(2)涡街流量计:它应用卡门涡街原理,利用频率与流速成比例的关系测量流量的一种流体振荡型仪表,它与涡轮流量计一样都是计量气体在工作状态下的体积流量,由于气体的工作状态随生产工况的变化而变化,因此,其计量数据只是在某一温度或压力下的流量值,在工况变化的情况下,该计量值不具有可比性,必须乘以一定的系数,折算成标准状态下的体积流量。(3)差压式流量计:利用流体流过节流件前后产生的差压的平方根与流量成比例的关系,通过测量差压值经开方积算器运算处理后,直接显示气体在标准状态下的体积流量。所谓标准状态下的体积流量,即气体在一个标准大气压(101.33kPa),温度为0℃(273.15K)或20℃(293.15K)的条件下的体积流量,从而将各种状态下的体积统一到标准状态进行计量和比较。

　　1　分析

　　差压式流量计广泛应用于氧气、天燃气、空气、煤气的计量,其计量数据准确与否直接关系到企业各项技术经济指标的好坏。虽然差压式流量计计量的是气体在标准状态下的体积流量,但是,节流件(孔板)是按照气体在正常工况下的温度和压力设计的。当温度或压力偏离正常工况时,气体的体积流量就会发生改变,产生计量误差。

　　根据工程实用流量方程式:

　　式中　q₁为工作状态下的体积流量, m³/h;

　　为工作状态下的密度, kg/m³;

　　Δp为最大差压值, Pa;

　　α为流量系数;ε为膨胀系数;

　　d为孔板开孔直径, mm。

　　气体在工作状态下的密度与在标准状态下的密度的关系:

　　式中为标准状态下的密度, kg/m³;

　　T_N为标准绝对温度, 273.15K或293.15K;

　　为工作状态下绝对压力(本地大气压力+表压);

　　T₁为工作绝对温度, 273.15K+实测摄氏温度;

　　为标准大气压力, 101.3kPa;

　　Z为压缩系数(当压力小于0.2MPa时, Z近似为1)。

　　而气体在标准状态下的体积与工作状态下的体积q₁的关系为:

　　将(2)、(3)式代入(1)式推导出气体在标准状态下具有压力温度补偿的体积流量校正公式:

　　由于是一个固定值,而a、ε、d在孔板一经确定后变化不大,因此上式中的也是一个常数以K代替,那么(4)式可以简化为: