<object id="em8gi"></object>
<acronym id="em8gi"><div id="em8gi"></div></acronym>
<object id="em8gi"></object><object id="em8gi"></object>
當前位置:*頁(yè)>>新聞資訊>>煤氣流量計的原理與空氣標定及蒸汽裝置的數據對比

煤氣流量計的原理與空氣標定及蒸汽裝置的數據對比

點(diǎn)擊次數:1472 發(fā)布時(shí)間:2021-01-08 06:03:01
摘 要: 有文獻指出,空氣與蒸汽流量在煤氣流量計上的對比誤差高達 7. 8% 。從動(dòng)力學(xué)相似的角度,澄清了用空氣代替水蒸氣進(jìn)行標定的理論依據。煤氣流量計對不同被檢介質(zhì)有較廣泛的適應性,較大的誤差一方面來(lái)源于介質(zhì)、產(chǎn)品設計的魯棒性不夠、對關(guān)鍵參數的質(zhì)量控制不到位等因素; 另一方面源于過(guò)去的蒸汽應用不豐富,經(jīng)常依靠化工算圖及模型的手段來(lái)估算蒸汽的黏度和密度。這種估算存在化工知識、物理模型以及復雜的單位制轉換這三大難點(diǎn),不易推廣。利用在線(xiàn)計算器,可以快速、準確地獲取蒸汽的狀態(tài)數據,并用算例加以說(shuō)明。將空氣標定的煤氣流量計在蒸汽裝置上進(jìn)行實(shí)流測試,得出流量對比誤差可以控制在 2. 5% 以?xún)取?br /> 引言
蒸汽是現代生產(chǎn)中不可分割的一部分,食品工業(yè)、紡織、化工、醫藥、電力乃至運輸環(huán)節都有蒸汽參與。蒸汽提供了一種總量可控的二次能量輸送方式: 從自動(dòng)化的中央鍋爐房到各類(lèi)用戶(hù)手中使用?;诒姸嘣?,使水蒸氣成為了應用廣泛的熱能形式: 水在自然界比較充足,且容易獲得; 對人體無(wú)毒害,對環(huán)境友好; 加熱到氣態(tài)時(shí),它是一種安全,且高效的能源傳輸方式;在同等重量下,水蒸氣所能攜帶的能量( 2 675 kJ / kg)可達水( 420 kJ / kg) 的六倍以上等。不僅如此,水蒸氣還可以用來(lái)消毒,因此廣泛應用于食品工業(yè)和醫藥行業(yè)。此外,蒸汽不會(huì )有火災危險。事實(shí)上,許多石化企業(yè)利用蒸汽來(lái)建設滅火系統,蒸汽同樣可用于危險區域。
從流體形態(tài)來(lái)說(shuō),水蒸氣比空氣( 或水) 更加多樣化。受溫度、壓力的影響,其形態(tài)有過(guò)熱蒸汽和飽和蒸汽; 在運輸過(guò)程中,由于熱能的損失,蒸汽形態(tài)可能會(huì )進(jìn)一步演變?yōu)闈裾羝?,即氣液兩相流。在兩相流的狀態(tài)下,通常會(huì )用濕度( 或干度) 這一指標來(lái)表征蒸汽、水兩者間的比例。其形態(tài)多樣化帶來(lái)了計量上的困難。作為蒸汽提供方的電廠(chǎng)與需方用戶(hù),統計得到的蒸汽計量數據往往差異比較大。舉例來(lái)說(shuō),按照年產(chǎn)量 800 kt 來(lái)計算,計量偏差可高達 20% 左右,損失可達 700 萬(wàn) 元 以 上,有 的 甚 至 更 大,偏 差 能 達 到 40%左右。目前,絕大多數用于蒸汽計量的流量計采用的檢定介質(zhì)是空氣。這種標定裝置精度較高,但與實(shí)際生產(chǎn)情況相差甚遠。另一方面,以蒸汽作為介質(zhì)對蒸汽流量計實(shí)測檢定,盡管更接近實(shí)際使用工況,但操作難度大、費用高,致使一些使用蒸汽流量計的單位不愿送檢。在 煙 臺、廣 州、蘭 州,都曾建設過(guò)這類(lèi)標定裝置。
鄭燦亭提出,從流體的相似律出發(fā),用空氣代替水蒸氣進(jìn)行檢定。其理論依據是流體的相似率--對于兩種不同的流體,在其充滿(mǎn)的管道中流動(dòng),受到慣性力和摩擦力這兩個(gè)力的直接影響。這兩個(gè)力的比值為雷諾數。也就是說(shuō),若要求兩種流場(chǎng)動(dòng)力學(xué)相似,兩者的雷諾數就必須相同。流場(chǎng)動(dòng)力學(xué)相似,意味著(zhù)兩種流束在流體動(dòng)力學(xué)上相似,則通過(guò)流量檢定裝置時(shí),流量系數也是相同的。這就能達到以壓縮空氣代替蒸汽的目的。
文獻指出,蒸汽密度公式不統一,尚沒(méi)有自洽的標準; 在蒸汽裝置上的檢定數據對比也還不夠豐富。針對以上兩點(diǎn),本文提出利用在線(xiàn)計算器查找蒸汽數據,然后與專(zhuān)業(yè)書(shū)籍中的數據相互印證,包括密度和黏度數據,大大提高了數據獲取的效率和準確性; 把在空氣檢定裝置上標定過(guò)的煤氣流量計,再用蒸汽作為檢定介質(zhì),并提供兩者的對比數據。
1 煤氣流量計的原理及蒸汽數據準備
1. 1 渦接流量計工作原理
把一個(gè)阻流體垂直插入管道中,流體會(huì )繞過(guò)阻流體流動(dòng),并在阻流體兩側形成有規則的旋渦列,左右兩側的旋渦旋轉方向相反。煤氣流量計原理如圖 1 所 示。這種旋渦列稱(chēng)為卡門(mén)渦街。根據卡門(mén)的研究,只有當渦列寬度 h 與同列相鄰兩旋渦的間距 l 之比滿(mǎn)足某個(gè)比例時(shí),旋渦列才可以穩定存在。比如,對圓形阻流體,要求兩者比值為 0. 281。

根據卡門(mén)渦街原理,旋渦頻率 f 與管內平均流速 V
有如下關(guān)系:

式中: 珋v 為旋渦發(fā)生體兩側平均流速,m / s; d 為旋渦發(fā)生體特征寬度,m; Sr 為斯特勞哈爾常數,無(wú)量綱常數; V 為管道流體平均流速,m / s; m 為旋渦發(fā)生體兩側弓形面積與管道截面積之比。 如,對于寬度為 d 的三角柱,有:

式中: D 為管道內徑,m; m 隨發(fā)生體形狀不同而不同。瞬時(shí)體積流量 qv 為:

式中: qv 為通過(guò)流量計的體積流量; f 為流量計輸出的信號頻率; K 為煤氣流量計的儀表系數。
雷諾數 Re 一方面與 Sr 有關(guān),另一方面與流體的黏度有關(guān)。*先,由于煤氣流量計利用的是頻率與流速之間的正比關(guān)系,見(jiàn)式( 1) ,Sr 數值的穩定性會(huì )直接影響到產(chǎn)品的線(xiàn)性度。理想情況下,在相當寬的 Re 范圍內( 2×104 ~ 7 × 106 ) ,Sr 都是不變量。
斯特勞哈爾數 Sr 與雷諾數 Re 之間的關(guān)系曲線(xiàn)如圖 2 所示。當阻流體尺寸確定后

就應該是常量。但在現實(shí)情形下,管道形狀、阻流體形狀、阻流體在管道中位置的一致性、傳感器的深度及其相對阻流體的前后位置等幾何參數都會(huì )影響 Sr,導致 Sr 發(fā)生改變。
因此,各個(gè)廠(chǎng)家產(chǎn)品性能會(huì )有較大差異。圖 2 中,數據僅供參考。

在產(chǎn)品的批量生產(chǎn)中,對這些幾何量的把握會(huì )體現出不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品設計和制造水平。在實(shí)際制造中,加工誤差客觀(guān)存在。這就考驗廠(chǎng)家的產(chǎn)品設計能力。一個(gè)魯棒性較高的設計,對關(guān)鍵參數的把握會(huì )比較到位。而對于非關(guān)鍵參數,加工精度就無(wú)須過(guò)分嚴格。這對產(chǎn)品質(zhì)量的穩定性和系統重復性非常有幫助。換句話(huà)說(shuō),一個(gè)好的設計,不應該使得流量計精度及重復性這些產(chǎn)品性能指標對零件的加工誤差過(guò)于敏感。
由于設計和制造水平不同,導致各廠(chǎng)家產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊。如有的產(chǎn)品在空氣和蒸汽兩種介質(zhì)的對比試驗中,精度差別高達 7. 85%。在各國煤氣流量計的工業(yè)標準中,日本的 JISZ 8766 提出將阻流體分為 1 型 和 2 型。該標準可以用來(lái)作為參考,從而幫助辨別各廠(chǎng)家產(chǎn)品的質(zhì)量。此標準中: 2 型 Sr 的平均值是 0. 250 33,標準偏差是 0. 12% ,而 1 型標準偏差為 0. 3% 。
一般來(lái)說(shuō),只要流體雷諾數在儀表精度保證范圍內,比如 2 × 104 ~ 7 × 106,檢定過(guò)程中并不會(huì )由于介質(zhì)的不同造成明顯的誤差,故這個(gè)影響可不考慮。換言之,Sr 可看成定值,但前提是雷諾數不可超出保證精度的區間,否則會(huì )引發(fā) Sr 的較大差異。具體判斷依據雷諾數的計算來(lái)確定,可參考式( 5) 。
1. 2 蒸汽數據的準備
Re 數與流體的黏度直接有關(guān),見(jiàn)式( 5) 。從流體力學(xué)出發(fā)的動(dòng)力學(xué)相似要求雷諾數相等,也就是式( 5) 計算值要相等:

式中: V 與 D 與上文一致; ρ為流體密度,kg /m3 ; μ為流體的動(dòng)力黏度,Pa·s; v 為流體運動(dòng)黏度,m2 / s。
在參考文獻中,鄭燦亭結合化工工藝算圖中的低壓氣體黏度公式,估算出水蒸氣的黏度公式。該方法采用了近似模型,引用的參考文獻也非常專(zhuān)業(yè)。這種方法在 20 世紀 90 年代比較常用。目前,隨著(zhù)專(zhuān)業(yè)公司的出現,水蒸氣的數據逐步變得越來(lái)越豐富,估算公式的應用顯得沒(méi)那么必要。這是因為參數得查閱和計算,對使用者的專(zhuān)業(yè)要求較高,模型以及復雜的單位轉換等都形成了大大小小的障礙; 同時(shí),估算的精度也會(huì )隨著(zhù)模型的準確度,以及溫度和壓力的變化而降低。
利用在線(xiàn)計算器,能快速、準確地得到飽和蒸汽與過(guò)熱蒸汽的黏度值。以 160 ℃ 的飽和蒸汽為例,在工具書(shū)上查出其飽和蒸汽壓為 0. 618 MPa,密 度 為3. 258 kg /m3,黏度為 1. 432 × 10 - 5 Pa·s。作為驗證,選擇米-千克-秒( meter kilogram second,MKS) 單位制,從參考文獻提供的在線(xiàn)計算器中,輸入以上溫度和壓力值,可以很方便地得到黏度值為1. 434 × 10 - 5 Pa·s,比 體積為0. 306 9 m3/ kg,即密度為3. 258 6 kg/m3。
再如 150 ℃的飽和蒸汽,在工具書(shū)上查出其飽和蒸汽壓為 0. 476 MPa,密度為 2. 547 kg /m3,黏度為1. 393 × 10 - 5 Pa·s。作為驗證,同樣選擇 MKS 單位制,從在線(xiàn)計算器中,輸入溫度和壓力值,得到黏度值為 1. 399 × 10 - 5 Pa·s,比體積為 0. 392 6 m3 / kg,即密度為 2. 547 kg /m3
上述兩個(gè)算例,驗證了利用在線(xiàn)計算器可以快速得到準確的飽和蒸汽黏度和密度值。這可以使得蒸汽方面的計算變得更加高效。對于過(guò)熱蒸汽,同樣可以得到黏度和密度值,方法類(lèi)似,此處不再贅述。
2 空氣標定及蒸汽裝置的數據對比
2. 1 以空氣為試驗介質(zhì)進(jìn)行標定
裝置流體溫度、壓力、流量穩定后,進(jìn)行示值誤差檢定。檢定對象為 FSV430 煤氣流量計,管段口徑DN80,流量點(diǎn)選用 0. 1Qmax、0. 25Qmax、0. 5Qmax、0. 75Qmax、Qmax這 5 個(gè)流量點(diǎn)。該檢定裝置采用帶有標準表的音速?lài)娮旆?,介質(zhì)為空氣,流量范圍 3. 5 ~5 400 m3 / h,對應的擴展不確定度為 U = 0. 25%( k = 2) 。
檢定過(guò)程中,每個(gè)流量點(diǎn)實(shí)際檢定流量與設定流量偏差不超過(guò)設定流量點(diǎn)的±5% 。因為是出廠(chǎng)標定,每個(gè)流量點(diǎn)檢定 1 次,每次 1 min。檢定溫度為 20°,壓力為 0. 1 MPa。
各檢定流量點(diǎn)的儀表系數 K 的計算方式為:

式中: Qref為流量標準值; f 為煤氣流量計的頻率。
2. 2 以蒸汽為試驗介質(zhì)的對比
為了進(jìn)行比對,下文再以蒸汽為檢定介質(zhì),重復以上流量點(diǎn)的測試。每個(gè)流量點(diǎn)的檢測次數增加為 3 次,每次持續時(shí)間為 1 min。該檢定裝置采用冷凝稱(chēng)重法,介質(zhì)為過(guò)熱空氣,流量范圍 0. 01 ~ 30 t / h,對 應 的 擴 展 不確定度為 U =0. 1% ( k = 2) 。
試驗開(kāi)始前,可以用在線(xiàn)計算器根據操作溫度( 157. 38 ℃ ) 和壓力( 0. 444 MPa) ,判斷實(shí)際管道中的蒸汽狀態(tài)是過(guò)熱還是飽和。輸入操作壓力,得到飽和蒸汽對應的溫度為 147. 41 ℃,實(shí)際操作溫度為157. 38 ℃,高于飽和溫度。因此,可判斷管道中的蒸汽處于過(guò)熱狀態(tài)。
測試對象為同一臺表,DN80 口徑,帶有在空氣標定裝置上的 5 點(diǎn)標定系數。將管道介質(zhì)設定為過(guò)熱蒸汽,并預設溫度為 160 ℃ 和壓力 0. 4 MPa,以便儀表計算過(guò)熱蒸汽的密度。試驗數據對照如表 3 所示。

2. 3 試驗數據對比分析
根據空氣檢定裝置的溫度 20 ℃ 和壓力 0. 1 MPa,可以查到空氣運動(dòng)黏度為 1. 506 × 10 - 5 m2 / s。一方 面,根據在線(xiàn)計算器,可以得到蒸汽黏度為1. 431 ×10 - 6 Pa·s,以及密度為2. 32 kg /m3。由公式 v = μρ,可 以得到蒸汽的運動(dòng)黏度為 6. 17 × 10 - 6 m2 / s。對比可知,當前測試中的蒸汽黏度大約是空氣的 40% ,根據公式( 5) ,蒸汽的雷諾數更高??諝獾睦字Z數區間為[1. 3 × 104,44 × 104 ],相 應 的 蒸 汽 雷 諾 數 區 間 為[3. 17 × 104,107. 36 × 104]。盡管蒸汽的雷諾數更高,但仍處于 Sr-Re 曲線(xiàn)上線(xiàn)性度較好的區間。如* 2 節對雷諾數討論部分所述,Sr 受雷諾數的影響可以不考慮。
另一方面,就流體形態(tài)而言,因為有更低的運動(dòng)黏度,蒸汽比空氣更容易進(jìn)入紊流區域( Re > 4 000) 。所 以,對于水蒸氣這樣的應用,煤氣流量計的起步雷諾數,即小流量的流量下限,可以下降更低的區域。這一特點(diǎn)使得煤氣流量計在蒸汽應用上更有優(yōu)勢。
從表 3 的數據來(lái)看,小流量下重復性誤差較大。這一方面與小流量的信噪比有關(guān),另一方面也與試驗過(guò)程中采用的檢定輸出方式( 當前試驗選用保留兩位小數的 4 ~ 20 mA 輸出方式) 有關(guān)。如果選用精度更高的檢定方式,比如頻率較高的脈沖,就可以明顯降低由于輸出方式導致的檢定誤差。比如,實(shí)際數據點(diǎn)在小流量點(diǎn)( 10% ) 上為 5. 72 mA、5. 7 mA 和 5. 73 mA,而 在 75% 流 量 點(diǎn) 上 為 15. 52 mA、15. 56 mA 和15. 53 mA。同樣是0. 03 mA的波動(dòng),帶來(lái)的重復性就從 0. 09 變到了 0. 34。
3 結束語(yǔ)
從兩次檢定的試驗數據可以看出,用空氣進(jìn)行出廠(chǎng)標定為 0. 5% 的系數,用到蒸汽上,誤差會(huì )略有放大,但仍在 2. 5% 范圍內。兩種流體的雷諾數相差約2. 4 倍。由于儀表阻流體的幾何參數及傳感器的相對位置控制,會(huì )有 Sr 數的波動(dòng)。對于這一點(diǎn),在進(jìn)一步的試驗中,可以通過(guò)改變操作溫度和壓力等讓兩種流體的雷諾數盡量位于線(xiàn)性度較好的區域。在滿(mǎn)足 Sr-Re 關(guān)系較為平緩的情況下,該誤差完全有希望進(jìn)一步縮小。另一方面,由于蒸汽溫度和壓力的范圍較大,即便是在標準裝置上校準得到的實(shí)流標定系數,與用戶(hù)具體使用的蒸汽狀態(tài)也未必一樣。蒸汽與蒸汽之間也可以探索用流體的相似率來(lái)標定,得到符合用戶(hù)精度需求的校準系數。

上一篇:高爐煤氣流量計在凝結水補水測量中的應用與注意問(wèn)題

下一篇:關(guān)于焦爐煤氣流量計測量原理及常見(jiàn)誤差分析

特黄做受又硬又粗又大视频18,未满十八岁勿入网站WWW,女人张开腿让男人添,任你躁X7X7X7X7在线观看
启东市| 汉沽区| 桐梓县| 鱼台县| 铜梁县| 清徐县| 泗水县| 南部县| 吐鲁番市| 垣曲县| 抚顺县| 苗栗县| 巴林左旗| 南投市| 荥经县| 赤峰市| 台南县| 云阳县| 琼海市| 盘锦市| 琼结县| 寿宁县| 瓦房店市| 横山县| 商水县| 湾仔区| 高淳县| 华亭县| 肥东县| 湟源县| 昌江| 德清县| 益阳市| 侯马市| 聊城市| 仙桃市| 津市市| 修武县| 禹州市| 正阳县| 定远县| http://www.df238.com http://www.288hr.com http://www.lj8848.com http://www.108kp.com http://www.sdnxh.com http://www.235kks.com