气体体积流量测量中温度和压力修正的必要性

　　1　气体体积流量的含义

　　气体体积流量系指单位时间输送管道中流过的气体体积。气体体积有工作状态下体积和标准状态下体积之分,它们都是指在某个压力和某个温度情况下的体积,后者是指压力为一个标准大气压、温度为0℃(或20℃)时的气体体积。标准状态温度多数指0℃,仅在某些场合,例如鼓风机的流量,因多指风机的入口状态,所以标准状态温度采用的是20℃。由于使用工作状态流量参数时,需说明相应的工作温度和压力,这样比较麻烦,并且在人们的脑海中不容易建立一个量的概念,因此,在工程中常使用标准状态流量作为测量标准。

　　既然气体的体积流量是指标准温度和压力下的流量,那么,当介质温度和压力偏离设定状态时,仪表测量的示值就会产生变化。变化有多大,是否需要修正,这就是本文所探讨的问题。

　　2　温度压力变化对体积流量造成的误差

　　2.1　直接输出式流量计

　　所谓直接输出的流量计是指流量信号不用开方处理的流量计,例如涡街流量计、转子流量计等。

　　根据气体状态方程可知

　　式中,P,T,V分别为气体的压力、温度,以及在此温度下的体积;C为常数。

　　对于某确定被测对象,其管道直径确定后,式

　　(1)可改写为式(2)和式(3)

　　式中,Q为体积流量;P_1S,T_1S,Q_1S,P_1W,T_1W,Q_1W分别为选择直接输出式流量计时计算和实际运行时其压力、温度和流量值。由此可得压力、温度偏离设定值P1S和T1S时造成的流量误差为

　　2.2　差压式流量计

　　采用节流装置测量流量时,视被测气体为不可压缩气体,其流量与节流装置两端的差压ΔP的关系为

　　式中,K为常数; r为随压力、温度变化的气体密度,并可用下式表达:

　　式中,rn为标准状态(压力为P_n,温度为T_n)下被测气体的密度。由式(5)和式(6)得到节流装置在设定压力、温度下和在某个工作压力、温度下的体积流量表达式为:

　　上述式中,P_2S,T_2S,Q_2S,P_2W,T_2W,Q_2W分别为选择差压式流量计时计算和实际运行时其压力、温度和流量值。

　　由式(7)和式(8)得到压力、温度偏离设定值时造成的误差为:

　　3　典型实例

　　下面给出几个温度和压力修正的实例,通过一些具体数据,说明实际使用中正确实施温度和压力修正的必要性。

　　例1,设定压力P_1S=0. 35MPa(绝对压力),压力变化范围为0. 33~0. 37MPa。设定温度T_1S=313K,温度变化范围为293~333K。被测介质为天然气,采用涡街流量计测量。