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差压式流量计可膨胀性系数的自动校正

2013-11-13 09:48

差压式流量计可膨胀性系数的自动校正
    差压式流量计(孔板、喷嘴、文丘里管等)在用来测气体和蒸汽流量时,流体流过节流装置,在节流件两边都要产生一定的压差,节流件的下游静压降低,因而出现流束膨胀,流束的这种膨胀使得节流装置的输出(差压)-输入(流量)关系同不可压缩流体之间存在一定的偏差,如果不对这种偏差进行校正,将会导致流量示值偏高千分之几到百分之几,在β和△p/p1均较大的情况下甚至可高达10%。可膨胀性系数(expansibility factor)ε就是为修正此偏差而引入的变量。
    此变量有节流件上游可膨胀性系数ε1和节流件下游可膨胀性系数ε2之分,在流量表达式中若用ε1,则流体密度必须采用上游流体密度ρ1,如式(3.1)所示;若用ε2,则必须采用下游流体密度ρ2,如式(3.23)所示。节流件上游的可膨胀性系数和节流件下游的可膨胀性系数之间的关系如式(3.24)所示。
    式(3.23)和式(3.1)是等价的。在实际应用中较多地使用ε1,因为相关的压力测量也较多地使用节流件上游取压口平面上的参数。
孔板的ε1值是用实验方法确定的,这是一项严格而复杂的测试工作。只有在测得流量系数α的基础上,用不同气体,在不同的工作压力下才能测得。考虑到流体的可压缩性,对给定的节流装置利用可压缩流体(气体)进行标定时,由式(8.7)可求得ε1C值,该值取决于雷诺数、差压值和气体等熵指数。式中流出系数C为在相同雷诺数、用液体直接标定而确定的数值,因此可膨胀性系数为由式(8.8)所确定的一个系数。

    当流体是不可压缩流体时,ε1等于1;当流体是可压缩流体时,ε1小于1。
式(8.8)使用起来还不够方便,研究者提出了不少经验公式,ISO5167和G田T 2624-2006中给出的孔板的ε1值,对于角接取压法、法兰取压法和D-D/2取压法使用同一个经验公式计算,即

    该公式是根据空气、水蒸气和天然气的试验结果得出的,已知等墒指数的其他气体和蒸字气可参照使用。
流量在一定的范围内变化时,差压△P相应变化,而设计计算时只是假定ε是个常数εd,为了对这个假定可能引人的误差进行校正,引人了一个可膨胀性系数校正系数,即

使用式(8.9)计算当前可膨胀性系数一般在流量二次表内进行。将孔板计算书中的β和k写入菜单中的指定窗口,p1则由流量二次表的压力输入信号计算得到。而△p由流量二次表的差压输入信号按下式计算得到。

表8.4  各点ε1及kε值
%qmmax ε1
10 0.999853853 1.01477
20 0.999415308 1.01433
30 0.998684059 1.01358
40 0.997659590 1.01254
50 0.996341176 1.01121
60 0.994727878 1.00957
70 0.992818534 1.00763
80 0.990611755 1.00539
90 0.988105911 1.00285
100 0.985299128 1.00000
喷嘴和文丘里管的ε1与孔板的ε1值不同,它是用热通用能量方程计算出来的,详细情况请参阅参考文献。
 

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