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转子流量计(浮子流量计)的气体换算方法

气体转子流量计是以某种气体为介质按必定状况下的标况体积流量来刻度的(关于玻璃转子流量计刻度的是表明刻度条件下标况流量的刻度标尺,关于金属转子流量计刻度的是表明刻度条件下标况流量的模拟或数字输出信号)。如果被测介质和实践工况与刻度时的介质和作业状况一致,转子流量计的刻度输出就是实践测得的标况体积流量,不需要换算。可是,因为实践丈量时气体介质或作业状况与刻度时不同,转子在丈量管中的同一位置所代表的流量值和刻度时是不同的,要想正确使用气体转子流量计,就须***知道它们之间的流量换算关系。

    在******上,气体转子流量计一般是以空气为介质按规范状况下的标况体积流量来进行刻度的。可是******上对规范状况的界说有两种:国内一般选用101.325kPa、20℃(293.15K);国外一般选用101.325kPa、0℃(273.15K)。在这种规范刻度情况下的流量换算在JJG25721994《转子流量计检定规程》[1]以及大多参考书上都有详细介绍。可是,在某些情况下,气体转子流量计并不是按以上规范来刻度的,比方:

    ①刻度介质不是空气;    

    ②刻度状况不是规范状况;

    ③以用户实践丈量的气体按实践工况下的标况体积流量来进行刻度(国外进口的转子流量计居多);

    ④有时选用一种气体介质(比方空气)进行刻度,而实践使用的介质是另一种气体(如氮气、氧气、二氧化氮等)。

    下面主要介绍在这些非标刻度情况下标况流量的换算。    

    2 气体转子流量计的作业原理

    转子流量计是以转子在垂直锥形管中随着流量变化而升降,改变它们之间的流转面积来进行丈量的体积流量外表,又称浮子流量计。气体转子流量计的基本流量方程式为[2,3]:

    流量计信息网内容图片   (1)

    式中:Q———气体体积流量,m3/h;CR———流量系数,与流体的流动形态和转子的形状等要素有关;AR———转子与锥形管间的环形面积,m2;Af———转子的***大截面积,m2;g———重力加速度,9.81m/s2; Vf———转子的体积,m3;ρf———转子的密度,kg/m3;ρ———被测介质的密度,kg/m3

    关于同一个气体转子流量计,在同一刻度下,由式(1)可得两种气体的流量关系为:

    流量计信息网内容图片   (2)

    式中:Q1———第一种气体的体积流量,m3/h;Q2———第二种气体的体积流量,m3/h;ρ1———第一种气体的密度,kg/m3;ρ2———第二种气体的密度,kg/m3

    因为ρf>>ρ1,ρf>>ρ2,式(2)可简化为:

    流量计信息网内容图片  (3)

    3 非标刻度气体转子流量计的流量换算

    考虑到普遍适应性,假定气体转子流量计是以某种气体为介质(密度为ρC)按某一状况(压力为PC,温度为TC)下的标况体积流量来刻度的。外表输出为刻度状况下的标况流量,即:

    流量计信息网内容图片  (4)    

    式中:QCN———刻度气体在刻度状况下的标况流量,Nm3/h;QC———刻度气体在刻度状况下的工况流量,m3/h;PC———刻度状况下的肯定压力,kPa;PN———规范状况下的肯定压力,101.325kPa;TC———刻度状况下的肯定温度,K;TN———规范状况下的肯定温度,国内293.15K,国外273.15K。

    由式(4)转换为刻度状况下的工况流量为:

    流量计信息网内容图片  (5)

    由式(3)和式(5)得被测气体在作业状况下的工况流量为:

    流量计信息网内容图片   (6)

    式中:Q———被测气体在作业状况下的工况流量,m3/h;ρ———被测气体在作业状况下的密度,kg/m3

    由式(6)可得被测气体在作业状况下的标况流量为:

    流量计信息网内容图片  (7)

    式中:QN———被测气体在作业状况下的标况流量,Nm3/h;P———被测气体在作业状况下的肯定压力,kPa;T———被测气体在作业状况下的肯定温度,K。

    由气体状况方程(被测气体不必定与刻度气体是同种气体),可得:

    流量计信息网内容图片    (8)

    式中:ρN———被测气体在规范状况下的密度,kg/m3;ρCN———刻度气体在规范状况下的密度,kg/m3

    由式(7)和式(8)得被测气体在作业状况下的标况流量为:

    流量计信息网内容图片   (9)

    如果被测气体与刻度气体为同一气体,则

    流量计信息网内容图片

    4 两种规范状况的流量换算

    关于国产外表,因为国内规范状况一般选用101.325kPa、20℃,由式(9)得被测气体在作业状况下的国内标况流量为:    

    流量计信息网内容图片   (12)

    式中:QN20——被测气体在作业状况下的标况流量(101.325kPa、20℃),Nm3/h;QCN20———刻度气体在刻度状况下的标况流量(101.325kPa、20℃),Nm3/h。

    如果被测气体与刻度气体为同一气体,由式(11)得:

    流量计信息网内容图片    (13)

    关于进口外表,因为国外规范状况一般选用101.325kPa、0℃,由式(9)得被测气体在作业状况下的标况(101.325kPa、0℃)流量为:

    流量计信息网内容图片  (14)

    式中:QN0———被测气体在作业状况下的标况流量(101.325kPa、0℃),Nm3/h;QCN0———刻度气体在刻度状况下的标况流量(101.325kPa、20℃),Nm3/h。

    关于进口外表,在国内使用时,一般还需将被测气体在作业状况下的标况流量从规范状况(101.325kPa、0℃)转换成规范状况(101.325kPa、20℃):    

    流量计信息网内容图片  (15)

    如果被测气体与刻度气体为同一气体,由式(11)得:

    流量计信息网内容图片  (16)

    5 应用举例    

    某进口气体转子流量计是以二氧化氮为介质按800kPa(表压)、50℃的刻度状况下的标况(101.325kPa、0℃)体积流量QCN0来刻度的。现在用来丈量氮气在作业状况下(P,T)的标况(101.325kPa、20℃)流量QN20

    这里刻度状况为:PC=800+101.325kPa,TC=50+273.15K。

    查表可得:

    二氧化氮在规范状况(101.325kPa、0℃)下的密度ρCN0=1.997kg/m3

    氮气在规范状况(101.325kPa、0℃)下的密度ρN0=1.25kg/m3

    由式(15)可得氮气在作业状况下(P,T)的标况(101.325kPa、20℃)流量为:

    流量计信息网内容图片

    6 结束语

    熟练掌握气体转子流量计的流量换算对正确选表和用表至关重要。在******上,气体转子流量计一般是以空气为介质按规范状况下的标况体积流量来进行刻度的。可是,当气体转子流量计选用非标刻度时,须***选用相应的换算公式进行密度、温度、压力三参数的批改,才能得到被测气体在作业状况下的标况流量。关于进口外表,还要留意国内外规范状况的界说不同,须***换算到国内规范状况。


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