在(zai)石油(you)、化工(gong)、熱電(dian)、石化(hua)等廠(chang)礦企(qi)業裏(li),采用(yong)着大(da)量的(de)各💚種(zhong)類型(xing)蒸汽(qi)流量(liang)計。由(you)于以(yi)蒸汽(qi)作介(jie)質對(dui)蒸汽(qi)流量(liang)計實(shi)測檢(jian)定難(nan)度大(da)、精☀️度(du)低、費(fei)用高(gao),緻使(shi)一些(xie)使用(yong)蒸汽(qi)流量(liang)計的(de)單位(wei),不願(yuan)送出(chu)去檢(jian)定㊙️;而(er)有😘能(neng)力開(kai)展這(zhe)項檢(jian)定業(ye)務的(de)單位(wei)盡管(guan)很⭐少(shao),就是(shi)這很(hen)少的(de)單位(wei)🚶,也因(yin)檢定(ding)成🔴本(ben)太高(gao),難度(du)又大(da),也不(bu)願開(kai)展這(zhe)項業(ye)務。造(zao)成一(yi)些🍓企(qi)業,甚(shen)至是(shi)一些(xie)技術(shu)好👅的(de)大型(xing)企業(ye),對蒸(zheng)汽計(ji)量管(guan)理也(ye)存在(zai)🏃🏻很多(duo)問題(ti):對蒸(zheng)汽計(ji)量儀(yi)表僅(jin)能修(xiu)理不(bu)能檢(jian)定;蒸(zheng)汽計(ji)量率(lü)低;蒸(zheng)汽計(ji)量儀(yi)表精(jing)度低(di)誤差(cha)大。這(zhe)給企(qi)業的(de)成本(ben)核算(suan)和節(jie)能降(jiang)耗帶(dai)來很(hen)大影(ying)響。
爲(wei)了改(gai)變這(zhe)種狀(zhuang)況,國(guo)内外(wai)一些(xie)有能(neng)力的(de)有關(guan)院、所(suo)和企(qi)業,都(dou)在積(ji)極投(tou)資、組(zu)織人(ren)力研(yan)究以(yi)空氣(qi)代替(ti)蒸汽(qi),對蒸(zheng)汽流(liu)量🈲計(ji)進行(hang)檢定(ding)的問(wen)題,并(bing)且認(ren)定🛀🏻這(zhe)是今(jin)後的(de)發👌展(zhan)方向(xiang)。但是(shi)研究(jiu)進展(zhan)速度(du)不太(tai)理想(xiang),我們(men)的😘蒸(zheng)汽流(liu)量計(ji)檢定(ding)站從(cong)1989年建(jian)立🍉以(yi)來至(zhi)今💛尚(shang)未拿(na)出滿(man)意的(de)數據(ju),而從(cong)聽說(shuo)有研(yan)究此(ci)課題(ti)(國✍️外(wai))的以(yi)來,至(zhi)今10多(duo)年了(le),與外(wai)商🏃♀️接(jie)觸談(tan)及此(ci)問題(ti)時,他(ta)們回(hui)答🙇🏻仍(reng)是說(shuo)🙇🏻在研(yan)究。當(dang)然是(shi)由⛱️于(yu)保密(mi)的原(yuan)因吧(ba),國内(nei)外的(de)一些(xie)研🏃究(jiu)進展(zhan)較快(kuai)的單(dan)位,都(dou)不願(yuan)多透(tou)露半(ban)點信(xin)息。緻(zhi)使我(wo)們至(zhi)今尚(shang)未見(jian)到真(zhen)正從(cong)理論(lun)上闡(chan)述利(li)用空(kong)氣代(dai)替💚蒸(zheng)汽進(jin)行蒸(zheng)汽流(liu)量計(ji)檢定(ding)的任(ren)何資(zi)料,更(geng)談不(bu)上有(you)實測(ce)或修(xiu)正數(shu)據供(gong)推廣(guang)應用(yong)。這裏(li)談點(dian)個人(ren)浮淺(qian)的看(kan)☁️法,願(yuan)它能(neng)起到(dao)抛磚(zhuan)引玉(yu)和推(tui)波助(zhu)瀾的(de)作用(yong)。
能不(bu)能用(yong)壓縮(suo)空氣(qi)代替(ti)蒸汽(qi)對蒸(zheng)汽流(liu)量計(ji)進行(hang)檢定(ding)?能,有(you)🏒什麽(me)理論(lun)依據(ju)?又是(shi)怎樣(yang)的代(dai)替法(fa)呢?
1用(yong)壓縮(suo)空氣(qi)代替(ti)蒸汽(qi)對蒸(zheng)汽流(liu)t計進(jin)行檢(jian)定的(de)可能(neng)性
理(li)論依(yi)據就(jiu)是從(cong)流體(ti)力學(xue)角度(du)出發(fa),根據(ju)相似(si)原☀️理(li),兩個(ge)幾何(he)上相(xiang)似的(de)流束(shu),如果(guo)它們(men)的雷(lei)諾準(zhun)數⭕值(zhi)相等(deng),即流(liu)束在(zai)流體(ti)動力(li)學上(shang)是相(xiang)似的(de),這時(shi)其流(liu)量(出(chu))系數(shu)也是(shi)相等(deng)的。基(ji)于這(zhe)個理(li)論,在(zai)對蒸(zheng)汽流(liu)量計(ji)檢🤟定(ding)時,設(she)法使(shi)壓縮(suo)空氣(qi)在管(guan)道内(nei)流動(dong)的👉雷(lei)諾數(shu)值,等(deng)于蒸(zheng)汽在(zai)此管(guan)道内(nei)的流(liu)💞動的(de)雷諾(nuo)數值(zhi)時,即(ji)認爲(wei)兩個(ge)流束(shu)在流(liu)體動(dong)力學(xue)上是(shi)相🌈似(si)的,它(ta)們的(de)流量(liang)(出)系(xi)數也(ye)是相(xiang)等的(de),通過(guo)檢測(ce)設備(bei)檢測(ce),在檢(jian)定裝(zhuang)置上(shang)顯示(shi)出的(de)值也(ye)是相(xiang)同的(de),即達(da)到以(yi)壓縮(suo)空氣(qi)代替(ti)蒸汽(qi)🈲的目(mu)的。
2計(ji)算分(fen)析
如(ru)何代(dai)替呢(ne)?基于(yu)上述(shu)原理(li),爲了(le)使空(kong)氣和(he)蒸汽(qi)在相(xiang)📧同管(guan)道🔴内(nei)的雷(lei)諾數(shu)達到(dao)相同(tong)的條(tiao)件,進(jin)行計(ji)算✏️分(fen)析如(ru)下。
根(gen)據基(ji)礎數(shu)據不(bu)同,雷(lei)諾數(shu)計算(suan)可采(cai)用的(de)計算(suan)公式(shi)形式(shi)(系數(shu))有所(suo)不同(tong)。這裏(li)不是(shi)求具(ju)體雷(lei)諾數(shu)值,而(er)是利(li)用其(qi)公式(shi)中的(de)某📞項(xiang)因子(zi)分析(xi)壓縮(suo)空氣(qi)與蒸(zheng)汽之(zhi)🏃間的(de)關系(xi)。
據公(gong)式eRD一(yi)4qm/7r産D知(zhi),在同(tong)一個(ge)管徑(jing)D值管(guan)道中(zhong),幾何(he)相似(si)的兩(liang)流束(shu)的雷(lei)諾數(shu)值相(xiang)同時(shi),可對(dui)上式(shi)分子(zi)上的(de)質量(liang)流量(liang)qm值和(he)分母(mu)的動(dong)力粘(zhan)度産(chan)值分(fen)析(二(er)值爲(wei)🔞常數(shu)),兩者(zhe)都是(shi)可變(bian)化😄的(de),但是(shi)qm值是(shi)可人(ren)爲規(gui)定的(de)數,而(er)動力(li)🍓粘度(du)産值(zhi)才是(shi)與兩(liang)種氣(qi)體固(gu)有的(de)性質(zhi)有關(guan)的參(can)數,當(dang)然它(ta)是随(sui)操作(zuo)條件(jian)變🛀🏻化(hua)而變(bian)化的(de)🌐,但是(shi)相同(tong)條件(jian)下,不(bu)同氣(qi)體,粘(zhan)😘度産(chan)值不(bu)同,雷(lei)諾數(shu)計算(suan)值就(jiu)不同(tong),因此(ci)粘度(du)産值(zhi)成了(le)⭐分析(xi)雷諾(nuo)數的(de)關鍵(jian)。
粘度(du)産值(zhi)的求(qiu)取方(fang)法,有(you)查圖(tu)法和(he)計算(suan)法。查(cha)圖法(fa)一般(ban)人爲(wei)👅視差(cha)較大(da),而計(ji)算方(fang)法人(ren)爲誤(wu)差較(jiao)小。何(he)況布(bu)朗利(li)和威(wei)爾克(ke)對赫(he)希菲(fei)爾德(de)方程(cheng)進行(hang)修正(zheng)後,提(ti)出的(de)低壓(ya)🏃🏻♂️氣體(ti)粘度(du)方程(cheng)式,正(zheng)适👉用(yong)于我(wo)們檢(jian)定裝(zhuang)置,一(yi)般檢(jian)定裝(zhuang)置在(zai)檢定(ding)過程(cheng)中,系(xi)統的(de)壓力(li)🧑🏽🤝🧑🏻都不(bu)高,都(dou)屬于(yu)低壓(ya)範疇(chou)的,所(suo)以對(dui)于低(di)壓氣(qi)體—壓(ya)縮空(kong)氣和(he)蒸汽(qi)的粘(zhan)度産(chan)值可(ke)采用(yong)該方(fang)程式(shi)進行(hang)計算(suan),即
由(you)上述(shu)可知(zhi),應先(xian)确定(ding)檢定(ding)裝置(zhi)所采(cai)用的(de)壓縮(suo)空氣(qi)🌈和♻️過(guo)✌️熱蒸(zheng)汽的(de)操作(zuo)溫度(du)條件(jian),才可(ke)計算(suan)。
根據(ju)石化(hua)流量(liang)計量(liang)檢定(ding)站的(de)情況(kuang),确定(ding)壓縮(suo)空氣(qi)的操(cao)作🌈溫(wen)🏃度爲(wei)20℃,即爪(zhao)=20+273·15=293.15(K)。而蒸(zheng)汽采(cai)用微(wei)過熱(re)蒸汽(qi),具體(ti)操作(zuo)條件(jian)📞是:操(cao)👣作壓(ya)👌力爲(wei)絕壓(ya)P絕=gkgfc/m名(ming)(注:可(ke)查的(de)标準(zhun)🐕和工(gong)具書(shu)的表(biao)🈲格中(zhong)所涉(she)及到(dao)的壓(ya)力、粘(zhan)度、密(mi)度等(deng)都是(shi)舊單(dan)💞位制(zhi),雖然(ran)均可(ke)以換(huan)算爲(wei)新單(dan)位制(zhi),考慮(lü)此文(wen)隻是(shi)論證(zheng)以壓(ya)縮空(kong)氣代(dai)替蒸(zheng)汽🏃♂️進(jin)行蒸(zheng)汽流(liu)💚量計(ji)檢定(ding)的道(dao)👄理,若(ruo)轉換(huan)爲法(fa)定計(ji)量單(dan)位時(shi),篇幅(fu)🌏要加(jia)長,不(bu)利于(yu)說明(ming)間題(ti)。何況(kuang)實際(ji)應用(yong)時,在(zai)此結(jie)果的(de)基礎(chu)上轉(zhuan)換即(ji)可,結(jie)果是(shi)一樣(yang)的。因(yin)🔅此,此(ci)文中(zhong)均未(wei)采用(yong)法定(ding)計量(liang)單㊙️位(wei)),過熱(re)🐪溫度(du)爲190℃(飽(bao)和溫(wen)度爲(wei)174.5℃),即
通(tong)過粘(zhan)度計(ji)算結(jie)果表(biao)明,空(kong)氣和(he)蒸汽(qi)在限(xian)定的(de)操作(zuo)溫度(du)條✍️件(jian)📞下,空(kong)氣的(de)粘度(du)比蒸(zheng)汽的(de)粘度(du)大。
這(zhe)裏先(xian)按保(bao)持體(ti)積量(liang)相同(tong)分析(xi)—可稱(cheng)等體(ti)積法(fa)。已知(zhi)👅蒸汽(qi)☂️的操(cao)作條(tiao)件,即(ji)P絕=gkgf/cm2(Ikgf/ cm2=0.1MPa,下(xia)同),Tf=190℃，它(ta)的密(mi)度由(you)查表(biao)得🏒知(zhi)ρ汽=4.3687kg/m3，所(suo)以空(kong)氣⛱️的(de)密度(du)爲
即(ji)當檢(jian)定蒸(zheng)汽流(liu)量計(ji)時,本(ben)想在(zai)操作(zuo)絕壓(ya)爲P絕(jue)=9(kgf/ cm2),操作(zuo)💜溫度(du)❄️爲190℃的(de)過熱(re)蒸汽(qi)條件(jian)下檢(jian)定,若(ruo)改用(yong)壓縮(suo)空氣(qi)代替(ti),按等(deng)體積(ji)法計(ji)算📞出(chu),當空(kong)氣操(cao)作溫(wen)度爲(wei)20℃時,其(qi)操作(zuo)壓力(li)P絕=4.3647(kgf/ cm2)。
(或(huo)将空(kong)氣視(shi)爲理(li)想氣(qi)體,由(you)理想(xiang)氣體(ti)方程(cheng)式pv=RT得(de)知壓(ya)力與(yu)密度(du)、溫度(du)等的(de)關系(xi)式爲(wei)
兩種(zhong)計算(suan)結果(guo)約有(you)萬分(fen)之五(wu)的誤(wu)差,這(zhe)是正(zheng)常的(de)🔆,可以(yi)認爲(wei)是空(kong)氣及(ji)蒸汽(qi)數據(ju)表本(ben)身的(de)精度(du)及計(ji)算公(gong)式本(ben)📞身的(de)精度(du)等原(yuan)因所(suo)造成(cheng)的。)
若(ruo)保持(chi)密度(du)ρ值相(xiang)同—可(ke)稱等(deng)密度(du)法。爲(wei)達到(dao)qm氣=ρ汽(qi),在🌈ρ汽(qi)=ρ汽=4.3687(kg/m3)的(de)條件(jian)下,V氣(qi)/V汽=1.16546,即(ji)此時(shi)空氣(qi)的體(ti)積流(liu)量應(ying)比蒸(zheng)汽流(liu)量增(zeng)大爲(wei)1.14566倍。此(ci)時的(de)空氣(qi)操作(zuo)壓力(li)可從(cong)空氣(qi)密度(du)表_匕(bi)用内(nei)插法(fa)計算(suan)求出(chu),也可(ke)用氣(qi)體方(fang)程式(shi)求出(chu)。根據(ju)理想(xiang)氣體(ti)的壓(ya)力與(yu)密度(du)、溫度(du)等的(de)關🛀🏻系(xi)計算(suan),此時(shi)的空(kong)氣操(cao)作🏃🏻壓(ya)力爲(wei)
若已(yi)知蒸(zheng)汽流(liu)量計(ji)的現(xian)場運(yun)行條(tiao)件,直(zhi)接用(yong)現場(chang)蒸汽(qi)👄實際(ji)運行(hang)條件(jian),如其(qi)操作(zuo)壓力(li)P絕=4(kgf/cm2),操(cao)作溫(wen)度爲(wei)👣150℃(此壓(ya)力下(xia)的飽(bao)🌐和溫(wen)度爲(wei)143℃)時,可(ke)用上(shang)述方(fang)法求(qiu)出操(cao)作溫(wen)度☂️爲(wei)20℃時壓(ya)縮空(kong)氣的(de)操作(zuo)壓力(li),計算(suan)如下(xia)。
首先(xian)按上(shang)述方(fang)法計(ji)算出(chu)此操(cao)作條(tiao)件下(xia)的蒸(zheng)汽粘(zhan)度。
(kgf/cm2)。在(zai)此操(cao)作狀(zhuang)态下(xia),由于(yu)qm=Vρ, ρ值不(bu)變,欲(yu)想達(da)到ReD氣(qi)=ReD汽,且(qie)qm氣/qm汽(qi)=1.2716條件(jian),v值體(ti)積量(liang)應增(zeng)大爲(wei)原來(lai)量的(de)1.2716倍。
通(tong)過上(shang)述計(ji)算可(ke)知,蒸(zheng)汽的(de)壓力(li)、溫度(du)不同(tong),所對(dui)應⭕的(de)壓💛縮(suo)空氣(qi)的操(cao)作壓(ya)力,在(zai)操作(zuo)溫度(du)一定(ding)的前(qian)題🤩下(xia)(室溫(wen))是不(bu)同的(de)。也可(ke)說,現(xian)場蒸(zheng)汽運(yun)行條(tiao)件盡(jin)管千(qian)差萬(wan)别,隻(zhi)要知(zhi)道被(bei)🌈檢定(ding)的蒸(zheng)汽流(liu)量計(ji)現場(chang)運行(hang)的操(cao)作💋壓(ya)力、溫(wen)度等(deng)條件(jian),如果(guo)以壓(ya)縮🤩空(kong)氣作(zuo)介💛質(zhi)檢定(ding)蒸汽(qi)流量(liang)計時(shi),都💁可(ke)以求(qiu)出其(qi)對應(ying)的操(cao)作🙇🏻壓(ya)力和(he)溫度(du)條⛱️件(jian)。
無論(lun)是用(yong)蒸汽(qi)流量(liang)計現(xian)場運(yun)行條(tiao)件,求(qiu)出壓(ya)縮空(kong)氣🐕的(de)操作(zuo)📧條🐇件(jian),進行(hang)蒸汽(qi)流量(liang)計的(de)檢定(ding),還是(shi)用蒸(zheng)汽流(liu)量計(ji)檢定(ding)裝置(zhi)設計(ji)的蒸(zheng)汽運(yun)行條(tiao)件,求(qiu)出的(de)壓縮(suo)空氣(qi)操作(zuo)條件(jian),進🙇♀️行(hang)蒸汽(qi)🆚流量(liang)計檢(jian)定(從(cong)檢定(ding)誤差(cha)等方(fang)面分(fen)析,兩(liang)🈲種方(fang)法各(ge)有利(li)弊),都(dou)存在(zai)一個(ge)在實(shi)驗室(shi)條件(jian)下檢(jian)定後(hou),如何(he)轉換(huan)到💔現(xian)場操(cao)作條(tiao)💃件下(xia)運行(hang)的儀(yi)表誤(wu)差問(wen)題。
3誤(wu)差的(de)消除(chu)
爲了(le)适應(ying)上述(shu)轉換(huan),檢定(ding)記錄(lu)表時(shi),應增(zeng)加如(ru)下内(nei)容,如(ru)下表(biao)✍️所示(shi)。
從表(biao)中可(ke)以看(kan)出,我(wo)們前(qian)面論(lun)證的(de)計算(suan)實質(zhi)是将(jiang)b值轉(zhuan)換爲(wei)🏃🏻。值,檢(jian)定後(hou)得到(dao)。1一。值(zhi)後還(hai)需再(zai)進一(yi)步轉(zhuan)換。
第(di)一步(bu)是将(jiang)C值轉(zhuan)換爲(wei)修正(zheng)後的(de)蒸汽(qi)流量(liang)d值。這(zhe)個轉(zhuan)換過(guo)程🧡,實(shi)際是(shi)将常(chang)溫20℃下(xia)的量(liang)轉換(huan)爲對(dui)應蒸(zheng)汽條(tiao)件🔞(溫(wen)度)下(xia)的量(liang),因爲(wei)這❄️兩(liang)種狀(zhuang)态溫(wen)度相(xiang)差較(jiao)大,會(hui)給不(bu)同類(lei)型✨、不(bu)同材(cai)質的(de)蒸汽(qi)流量(liang)計,造(zao)成不(bu)同的(de)影響(xiang),即産(chan)生的(de)誤差(cha)不同(tong)。對于(yu)孔闆(pan)差壓(ya)式流(liu)量💰計(ji),孔闆(pan)的孔(kong)徑受(shou)熱膨(peng)脹,孔(kong)徑變(bian)爲D=D20·〔1+λD(t-20)〕;而(er)對夾(jia)裝式(shi)渦♊街(jie)蒸汽(qi)流量(liang)計,可(ke)采用(yong)K修=K〔1一(yi)λD(t一20)〕式(shi)。故依(yi)據此(ci)原理(li)來進(jin)行計(ji)算修(xiu)正這(zhe)部分(fen)誤差(cha)。而分(fen)流旋(xuan)翼式(shi)等蒸(zheng)汽流(liu)量計(ji),應通(tong)過大(da)量的(de)實踐(jian)數據(ju),找出(chu)正确(que)的修(xiu)正💁系(xi)數或(huo)修🌈正(zheng)公式(shi)。這項(xiang)工作(zuo)可以(yi)邊實(shi)踐邊(bian)積累(lei),先⚽找(zhao)出粗(cu)的(誤(wu)差較(jiao)♍大)系(xi)數應(ying)用,以(yi)後再(zai)進一(yi)步作(zuo)細💋緻(zhi)工作(zuo),最後(hou)找出(chu)正确(que)的修(xiu)正因(yin)子,使(shi)理論(lun)上對(dui)應的(de)c值,很(hen)容易(yi)地轉(zhuan)換爲(wei)真實(shi)條件(jian)下的(de)蒸汽(qi)量d值(zhi)。
第二(er)步是(shi)将修(xiu)正後(hou)的蒸(zheng)汽量(liang)d值轉(zhuan)換爲(wei)現場(chang)運行(hang)條件(jian)🤩下的(de)蒸汽(qi)流量(liang)qm值。
如(ru)果檢(jian)定蒸(zheng)汽流(liu)量計(ji)的壓(ya)縮空(kong)氣的(de)運行(hang)條件(jian),是在(zai)現場(chang)實際(ji)操作(zuo)條件(jian)下推(tui)算出(chu)來的(de),流量(liang)計檢(jian)定後(hou)轉😄換(huan)到第(di)一步(bu)d值即(ji)可,d值(zhi)也即(ji)是現(xian)場運(yun)行條(tiao)件📱蒸(zheng)汽量(liang)qm值。如(ru)果👌壓(ya)縮空(kong)氣運(yun)行條(tiao)件是(shi)由蒸(zheng)汽流(liu)量計(ji)檢定(ding)裝置(zhi)、的固(gu)定的(de)蒸汽(qi)條🧑🏽🤝🧑🏻件(jian)推算(suan)出🐇來(lai)的,還(hai)需要(yao)這第(di)二步(bu)轉換(huan)。這個(ge)轉🈲換(huan)可采(cai)用密(mi)度校(xiao)正系(xi)數法(fa)進行(hang)修正(zheng)。
4結論(lun)
采用(yong)壓縮(suo)空氣(qi)代替(ti)蒸汽(qi)檢定(ding)蒸汽(qi)流量(liang)計,其(qi)意義(yi)重大(da),難度(du)亦大(da)。其檢(jian)定誤(wu)差分(fen)析也(ye)是難(nan)題之(zhi)一,因(yin)它涉(she)及的(de)因素(su)、環節(jie)多,需(xu)作專(zhuan)題探(tan)讨。
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