如何正确应用气体状态方程

　　1　用于不同状态下体积流量转换

　　由于大多数的流量仪表实际测量的都是工作状态下的体积流量(简称工况体积流量),而控制或计量通常需要的是标准状态下的体积流量(简称标况体积流量),因此需要将不同状态下的体积流量相互转换。下面是我们常用的气体体积流量在不同状态下的转换式。

　　1·1　工作状态下的体积流量转换为标准状态下的体积流量

　　1·2　标准状态下的体积流量转换为工作状态下的体积流量

　　式中: qv为工作状态下的体积流量,m3/h; qn为标准状态下的体积流量, m3/h; pn为标准大气压,kPa或MPa; pi为工作状态下绝压,kPa或MPa;Tn为标准状态下热力学温度,K; Ti为工作状态下热力学温度,K; Zn为标准状态下的压缩系数; Zi为工作状态下的压缩系数。

　　在上述状态转换式中重点关注“工作压力pi与标准大气压力pn”、“工作状态温度Ti与标准状态温度Tn”在不同应用时的变化.

　　2　用于求取工作密度

　　已知气体标准状态下的密度等相关参数,用气体状态方程可以求得任意工况下气体的密度。

　　2·1　干气体

　　式中:ρgi为干气体工作状态下的密度,kg/m³;ρsi为湿气体工作状态下的密度,kg/m3;ρn为干气体标准状态下的密度,kg/m³;ρgn为湿气体标准状态下干部分的密度,kg/m³;φi为工作状态下气体相对湿度0~100%; psimax为工作状态下饱和水蒸汽压力,kPa或MPa;ρsimax:工作状态下饱和水蒸汽密度,kg/m³。

　　3　用于流量补偿

　　当用于流量补偿时,应区分不同的信号制式、不同的气体流量状态、介质干湿情况时,气体状态方程有不同的运算形式。

　　3·1　干气体电流信号

　　对于4~20mA的电流信号而言,其电流与流量的对应关系是在设计参数下确定的,如果实际工况参数与设计参数一致,不用补偿就能得到正确的流量数值。而当实际工况参数偏离设计工况参数时,要想得到正确的测量结果,就必须用气体状态方程对偏离设计状态的工况进行补偿。

　　(1)对于标准工况体积流量补偿

　　线性电流补偿式为:

　　式中: qin为补偿后的标准工况体积瞬时流量,m³/h;qmax为标况体积流量上限,m³/h;Ai为变送器未开方的电流信号,0~100%; pd为设计状态绝压,kPa或MPa; Td为设计状态热力学温度,K; Zd为设计状态气体压缩系数。

　　(5)、(6)式是对偏离设计状态的标准工况体积流量进行补偿,注意与(1)、(2)式的不同点。(1)、(2)式是以标准数据为基准进行转换,而(5)、(6)式是以设计数据为基准进行补偿,且这两式只能进行补偿运算,不能进行流量状态转换,这一点一定要清楚。