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精信测器

 

5.3.3对液体热胀冷缩引起的误差进行补偿

   绝大多数液体在常温条件下都有热胀冷缩的特性,这对于流量传感器以速度式为测量元件的系统会产生明显误差,即流体在工作温度条件下的总量尽管控制得很准,但换算到标准状态得总量却与预定值偏离很多。

  纠正此项误差的方法是对流体温度影响进行自动补偿。最简单的补偿模型是如式(5.3)所示的一次函数式。

                                                     (5.3)

式中     k——温度补偿系数;

         ——一次温度系数,℃-1

          tf——流体工作状态温度,℃;

          td——流体设计状态或参比状态温度℃。

        具体实施时,重要的是求取实际流体使用温度范围之内的密度随温度变化系数平均值 1。下面以常见流体酒精为例,说明 求取方法。

  表5.1所示是酒精、水混合物在不同酒精浓度条件下,密度与温度的关系[3]

表5.1     5~36℃酒精的密度/(kg/m3

温度/℃

酒精含量/%

100

99

96

95

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

801.99

801.14

800.3

799.45

798.6

797.76

796.91

796.06

795.21

794.36

793.51

792.65

791.8

790.95

790.09

789.24

788.38

787.53

786.67

785.81

784.95

784.09

783.23

782.37

781.51

780.65

799.78

778.92

778.05

777.18

776.31

775.44

807.05

806.21

805.36

804.51

803.66

802.81

801.96

801.11

800.25

799.4

798.54

797.68

796.83

795.97

795.11

794.25

793.39

792.53

791.67

790.81

789.95

789.08

788.22

787.36

786.49

785.63

784.77

783.9

783.04

782.17

781.2

780.44

820.27

819.42

818.58

817.72

816.87

816.02

815.17

814.31

813.45

812.59

811.73

810.87

810.01

809.15

808.25

807.42

806.55

805.09

804.82

803.95

803.08

802.21

801.34

800.47

799.6

798.72

797.85

796.97

796.1

795.22

794.34

793.46

824.24

823.39

822.54

821.69

820.84

819.98

819.13

818.27

817.42

816.56

815.7

814.84

813.97

813.11

812.25

811.38

810.51

809.65

808.78

807.91

807.03

806.16

805.29

804.41

803.54

802.66

801.78

800.9

800.02

799.14

798.26

797.37

如果常用浓度为96%,温度变化范围为15~25℃,则两个点温度对应的密度分别为811.73kg/m3和803.08kg/m3。现在酒精密度-温度坐标系中将这两个点找出来,然后在其间用直线连接,按解析几何的方法,则直线的斜率即为密度随温度变化的系数

   =-0.865kg/(m3·℃)

取td=15℃,td所对应的密度(参比密度) =811.73kg/m3,连同 数值一同经控制器面板上的操作键写入仪表,则仪表运行后就会自动进行温度补偿。

   在流体温度变化范围不大,流体密度随其温度变化关系偏离线性不严重的情况下,采用一次函数补偿引入的误差并不大,但若温度变化范围较大,或流体温度随其温度变化的关系偏离线较严重,就应考虑采用较完善的补偿公式,如一般二次多次项式。对于涡轮流量计,补偿公式为

                   (5.4)

   式中    ——一次温度系数,10-2-1

——二次温度系数,10-6-1

          ——分别为工作状态和设计(或参比状态)流体密度,kg/m3

        的求取方法详见本书第3章3.3.3节。

然后将 数值写入流量定量控制仪的菜单中,仪表运行后,就会按式(5.4)自动进行温度补偿。

 

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