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8.3 气体压缩系数对流量测量的影响

(1)问题的提出     有一路来自氨蒸发器的气态氨,在用涡街流量计测得其工作状态下体积流量qvf后,要将其换算到标准状态下的体积流量qvn,并进而计算其质量流量,采用如式(8.12)所示的理想气态方程是否可行?答案是否定的。

                              (8.12)

 式中     ——工作状态下气体绝对温度、绝对压力、体积流量;

            ——标准状态下气体绝对温度、绝对压力、体积流量。

   因为临界温度较高临界压力较低的气体,其温度、压力、体积三者之间的关系偏离理想气态方程较严重,如果不对这种偏离进行补偿,必将引起较大误差。

   气体压缩系数Z就是对这种偏离现象进行修正。例如在涡街流量计中,可用式(8.13)进行修正:

                                                     (8.13)

式中  ——工作状态下气体压缩系数;

* ——标准状态下气体压缩系数;

其余符号的意义同式(8.12)。

(2)压缩系数的求取    气体的压缩系数不仅同该种气体的临界温度、临界压力有关,而且同该气体所处的工况有关,即

            

 式中      Z——气体在T、 条件下的压缩系数;

           * ——气体临界绝对温度,K;

           * ——气体临界绝对压力,MPa;

           ——工作状态气体绝对温度,K;

            ——工作状态气体绝对压力,MPa。

工程上常用查图和计算两种方法求取Z。而在智能流量二次表中,在已知气体名称及温度、压力数据后,可用人工查图的方法求取Z。而在智能流量二次表中,采用计算方法求取Z较方便。

计算压缩系数Z通常采用R-K方程式(Redlich-Kwong),即

                                        (8.14)

式中       h——中间变量,

           * ——对比温度,

            * ——对比压力,

计算步骤如下:先从T和Tc计算Tr,从 计算 ,再令 ,代入式(8.15)得h,再代入式(8.14)得Z计算值,然后将此值再代入式(8.15)并经多次迭代得到精确的Z。

(3)压缩系数补偿在智能二次表中的实施   很多智能流量二次表都有压缩系数补偿功能,仪表中已固化有从 的程序,例如  FC6000型通用流量演算器中Tc存放在第44条菜单中,pc存放在第45条菜单中,仪表人员只须根据气体名称从理化手册中查出相应的Tc和pc,分别写入第44、45条菜单,并在功能指定窗口指定Z用计算法补偿,则仪表运行后就会从Tc、pc、Tn、pn计算Zn,从Tc、pc、Tf、pf计算Zf,并且根据流量传感器、变送器类型自动计算出标准状态体积流量以及质量流量(若需计量质量流量,菜单须填入标准状态气体密度 )。

(4)差压式流量计的压缩系数补偿    差压式流量计的压缩系数补偿是对气体的工况偏离设计工况后压缩系数的变化进行补偿。补偿后的流量q与压缩系数之间的关系为

                                            (8.16)

式中     ——设计状态气体绝对温度、绝对压力、压缩系数;

                    ——未经补偿的流量。

在FC6000型流量演算器菜单的第30条和第26条分别填入Td、pd,并按式(8.16)自动进行补偿。

压缩系数补偿对乙烯、丙稀、丁烷、乙炔等临界温度较高、临界压力较低的气体来说尤为重要。

 

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