在石油(you)、化工、熱(re)電、石化(hua)等廠礦(kuang)企業裏(li),采用着(zhe)大量的(de)各種類(lei)型蒸汽(qi)流量計(ji)。由于以(yi)蒸汽作(zuo)介質對(dui)蒸汽流(liu)量計實(shi)測檢定(ding)難度♌大(da)、精🌈度低(di)⛹🏻♀️、費用高(gao),緻使一(yi)些使用(yong)蒸汽流(liu)量計的(de)單位,不(bu)願送出(chu)去👅檢定(ding);而有能(neng)力開展(zhan)這項檢(jian)定業務(wu)的單位(wei)盡管很(hen)🌈少,就是(shi)這很少(shao)的單位(wei),也因檢(jian)定成本(ben)太高,難(nan)度又大(da),也不願(yuan)開展這(zhe)項業務(wu)。造成一(yi)些企業(ye),甚至是(shi)一些技(ji)術好👉的(de)大型企(qi)業,對蒸(zheng)汽計量(liang)💃🏻管理也(ye)存在很(hen)多問題(ti):對蒸汽(qi)🏃♀️計量儀(yi)表僅能(neng)修理🏃♀️不(bu)能檢定(ding);蒸汽計(ji)量率低(di);蒸汽計(ji)量儀表(biao)精度低(di)誤差大(da)。這給企(qi)業的成(cheng)本核算(suan)和節能(neng)降耗帶(dai)來很大(da)影響。
爲(wei)了改變(bian)這種狀(zhuang)況,國内(nei)外一些(xie)有能力(li)的有關(guan)院、所和(he)企業,都(dou)在積極(ji)投資、組(zu)織人力(li)研究以(yi)空氣代(dai)替蒸汽(qi),對㊙️蒸汽(qi)流量❄️計(ji)進行檢(jian)定的問(wen)題,并且(qie)認定💘這(zhe)是今後(hou)的發🌈展(zhan)方向。但(dan)是研究(jiu)進展速(su)度不太(tai)理想,我(wo)們的🚶♀️蒸(zheng)汽流量(liang)計檢定(ding)站從1989年(nian)建立以(yi)來至今(jin)尚未拿(na)出滿意(yi)的數據(ju),而從聽(ting)說有研(yan)究此課(ke)題(國外(wai))的以來(lai),至⭐今☂️10多(duo)年了,與(yu)外商接(jie)觸談及(ji)此問題(ti)時,他們(men)回答仍(reng)是說在(zai)研究。當(dang)然是由(you)于保密(mi)的原因(yin)吧,國内(nei)外的一(yi)些研究(jiu)進展較(jiao)快的單(dan)位,都不(bu)願多透(tou)露半點(dian)信息。緻(zhi)使我們(men)至今尚(shang)未見到(dao)真正♻️從(cong)理論上(shang)闡述利(li)用空🚩氣(qi)代替蒸(zheng)汽進行(hang)蒸汽流(liu)量計檢(jian)定的任(ren)何資料(liao),更談不(bu)上有實(shi)測或修(xiu)正數據(ju)供推廣(guang)應用。這(zhe)裏談點(dian)個人浮(fu)淺的看(kan)法,願它(ta)能起到(dao)抛磚引(yin)玉和推(tui)波助瀾(lan)的作用(yong)。
能不能(neng)用壓縮(suo)空氣代(dai)替蒸汽(qi)對蒸汽(qi)流量計(ji)進行檢(jian)定🌐?能,有(you)什麽理(li)論依據(ju)?又是怎(zen)樣的代(dai)替法呢(ne)?
1用壓縮(suo)空氣代(dai)替蒸汽(qi)對蒸汽(qi)流t計進(jin)行檢定(ding)的可能(neng)性
理論(lun)依據就(jiu)是從流(liu)體力學(xue)角度出(chu)發,根據(ju)相似原(yuan)理,兩個(ge)幾何上(shang)相似的(de)流束,如(ru)果它們(men)的雷諾(nuo)準數值(zhi)相👉等,即(ji)🌐流束在(zai)流體動(dong)力學上(shang)是相似(si)的,這時(shi)其流量(liang)(出)系數(shu)也是相(xiang)等的。基(ji)于這個(ge)理🧑🏾🤝🧑🏼論,在(zai)對蒸汽(qi)流量計(ji)檢定時(shi),設法使(shi)壓縮空(kong)氣在管(guan)道内流(liu)動的🔞雷(lei)諾數值(zhi),等于蒸(zheng)汽在此(ci)管道内(nei)的流動(dong)的雷諾(nuo)數值時(shi),即認爲(wei)兩🧑🏽🤝🧑🏻個流(liu)束在流(liu)體動力(li)學上是(shi)相♉似的(de)🏃♂️,它們的(de)流量(出(chu))系🌈數也(ye)是相等(deng)的,通🐪過(guo)檢測設(she)備檢測(ce),在檢定(ding)裝置上(shang)顯示出(chu)的值也(ye)是相同(tong)的,即達(da)到以壓(ya)縮空☀️氣(qi)代替蒸(zheng)汽的目(mu)的。
2計算(suan)分析
如(ru)何代替(ti)呢?基于(yu)上述原(yuan)理,爲了(le)使空氣(qi)和蒸汽(qi)在相同(tong)管道🌏内(nei)的雷諾(nuo)數達到(dao)相同的(de)條件,進(jin)行計算(suan)分析如(ru)下。
根據(ju)基礎數(shu)據不同(tong),雷諾數(shu)計算可(ke)采用的(de)計算公(gong)式形式(shi)(系數)有(you)所不同(tong)。這裏不(bu)是求具(ju)體雷諾(nuo)數值,而(er)是利用(yong)其公👈式(shi)中的某(mou)📧項因子(zi)分析壓(ya)縮空氣(qi)與蒸汽(qi)之間的(de)關系。
據(ju)公式eRD一(yi)4qm/7r産D知,在(zai)同一個(ge)管徑D值(zhi)管道中(zhong),幾何相(xiang)似✉️的👨❤️👨兩(liang)流束的(de)雷諾數(shu)值相同(tong)時,可對(dui)上式分(fen)子上的(de)質量流(liu)量qm值和(he)分母的(de)動♉力粘(zhan)度産值(zhi)分析(二(er)值爲常(chang)數),兩者(zhe)都是可(ke)變化的(de),但是qm值(zhi)是可人(ren)爲規定(ding)的數,而(er)動力⭐粘(zhan)度産值(zhi)才是與(yu)兩⭕種氣(qi)體固💔有(you)的性質(zhi)🔴有關的(de)參數♻️,當(dang)然它是(shi)随操作(zuo)條件變(bian)化而變(bian)化的,但(dan)是相同(tong)條件下(xia),不同氣(qi)體,粘度(du)産值不(bu)同,雷諾(nuo)數計算(suan)值就不(bu)同,因此(ci)粘度産(chan)值成了(le)🈲分析雷(lei)諾數的(de)關鍵。
粘(zhan)度産值(zhi)的求取(qu)方法,有(you)查圖法(fa)和計算(suan)法。查圖(tu)法⛱️一般(ban)人爲視(shi)㊙️差較大(da),而計算(suan)方法人(ren)爲誤差(cha)較小。何(he)況布💁朗(lang)利和威(wei)爾克對(dui)赫希菲(fei)爾德方(fang)程進行(hang)修正後(hou),提出🌈的(de)低壓氣(qi)體粘度(du)方程式(shi),正适用(yong)于我們(men)檢定裝(zhuang)置,一般(ban)檢定裝(zhuang)置在檢(jian)定過程(cheng)中,系統(tong)的壓力(li)都不高(gao),都屬于(yu)低壓範(fan)疇⛹🏻♀️的,所(suo)以對于(yu)👨❤️👨低壓氣(qi)體—壓縮(suo)空氣和(he)蒸💯汽的(de)粘度産(chan)值可采(cai)用該方(fang)程式進(jin)行計算(suan),即
由上(shang)述可知(zhi),應先确(que)定檢定(ding)裝置所(suo)采用的(de)壓縮空(kong)氣和過(guo)熱蒸汽(qi)的操作(zuo)溫度條(tiao)件,才可(ke)計算。
根(gen)據石化(hua)流量計(ji)量檢定(ding)站的情(qing)況,确定(ding)壓縮空(kong)氣🌏的操(cao)⚽作♊溫度(du)爲20℃,即爪(zhao)=20+273·15=293.15(K)。而蒸汽(qi)采用微(wei)過熱蒸(zheng)汽,具體(ti)⭐操作條(tiao)件是:操(cao)🚩作壓力(li)爲絕壓(ya)P絕=gkgfc/m名(注(zhu):可查的(de)标準和(he)工具書(shu)的表格(ge)中所涉(she)及到的(de)壓力、粘(zhan)度、密度(du)等都是(shi)舊單位(wei)制,雖然(ran)均可以(yi)換算爲(wei)新單位(wei)制,考慮(lü)此文隻(zhi)是論🈲證(zheng)以壓縮(suo)空🔞氣代(dai)替蒸汽(qi)進行蒸(zheng)汽流量(liang)計檢定(ding)的道🛀🏻理(li),若轉換(huan)爲法定(ding)計量單(dan)位時,篇(pian)幅✨要加(jia)長,不利(li)于說明(ming)間題💁。何(he)況實際(ji)應用時(shi),在此結(jie)果的基(ji)礎上轉(zhuan)換即🌈可(ke),結果是(shi)一樣的(de)。因✂️此,此(ci)文中均(jun)未采用(yong)法定計(ji)量單位(wei)),過熱溫(wen)度爲190℃(飽(bao)和溫♋度(du)爲174.5℃),即
通(tong)過粘度(du)計算結(jie)果表明(ming),空氣和(he)蒸汽在(zai)限定的(de)操作溫(wen)度條件(jian)🏒下,空氣(qi)的粘度(du)比蒸汽(qi)的粘度(du)大。
這裏(li)先按保(bao)持體積(ji)量相同(tong)分析—可(ke)稱等體(ti)積法。已(yi)知🏒蒸汽(qi)的操🔞作(zuo)條件,即(ji)P絕=gkgf/cm2(Ikgf/ cm2=0.1MPa,下同(tong)),Tf=190℃，它的密(mi)度由查(cha)表得知(zhi)ρ汽=4.3687kg/m3，所以(yi)空氣🌈的(de)密度爲(wei)
即當檢(jian)定蒸汽(qi)流量計(ji)時,本想(xiang)在操作(zuo)絕壓爲(wei)P絕=9(kgf/ cm2),操🏃🏻♂️作(zuo)溫度😄爲(wei)190℃的過熱(re)蒸汽條(tiao)件下檢(jian)定,若改(gai)用壓縮(suo)空氣代(dai)👌替,按💔等(deng)體積法(fa)計算💜出(chu),當空氣(qi)操作溫(wen)度爲20℃時(shi)㊙️,其操作(zuo)壓力P絕(jue)=4.3647(kgf/ cm2)。
(或将空(kong)氣視爲(wei)理想氣(qi)體,由理(li)想氣體(ti)方程式(shi)pv=RT得知壓(ya)力與💜密(mi)度、溫度(du)等的關(guan)系式爲(wei)
兩種計(ji)算結果(guo)約有萬(wan)分之五(wu)的誤差(cha),這是正(zheng)常的,可(ke)以認爲(wei)是空氣(qi)及蒸汽(qi)數據表(biao)本身的(de)精度及(ji)計算公(gong)式本身(shen)的♌精度(du)等原因(yin)所造成(cheng)的。)
若保(bao)持密度(du)ρ值相同(tong)—可稱等(deng)密度法(fa)。爲達到(dao)qm氣=ρ汽,在(zai)ρ汽=ρ汽🔞=4.3687(kg/m3)的(de)條件下(xia),V氣/V汽=1.16546,即(ji)此時空(kong)氣的體(ti)積流量(liang)應比🌍蒸(zheng)汽流量(liang)💰增大爲(wei)1.14566倍🐇。此時(shi)的空氣(qi)操作壓(ya)力可從(cong)空氣密(mi)度表_匕(bi)用内插(cha)法計算(suan)求出,也(ye)可用氣(qi)體方程(cheng)式求出(chu)。根據理(li)想氣體(ti)的壓力(li)❗與密度(du)、溫度等(deng)的關😘系(xi)計算,此(ci)時的空(kong)氣操作(zuo)壓力爲(wei)
若已知(zhi)蒸汽流(liu)量計的(de)現場運(yun)行條件(jian),直接用(yong)現場蒸(zheng)汽實際(ji)運行條(tiao)件,如其(qi)操作壓(ya)力P絕=4(kgf/cm2),操(cao)作溫度(du)爲150℃(此壓(ya)力下的(de)飽和溫(wen)🚶度爲143℃)時(shi),可用上(shang)述方法(fa)求出操(cao)作溫度(du)爲20℃時壓(ya)縮空氣(qi)的操作(zuo)壓力,計(ji)算如下(xia)。
首先按(an)上述方(fang)法計算(suan)出此操(cao)作條件(jian)下的蒸(zheng)汽粘度(du)。
(kgf/cm2)。在此操(cao)作狀态(tai)下,由于(yu)qm=Vρ, ρ值不變(bian),欲想達(da)到ReD氣=ReD汽(qi),且qm氣💋/qm汽(qi)=1.2716條件,v值(zhi)✊體積量(liang)應增大(da)爲原來(lai)量的1.2716倍(bei)。
通過上(shang)述計算(suan)可知,蒸(zheng)汽的壓(ya)力、溫度(du)不同,所(suo)對應的(de)壓縮空(kong)氣的操(cao)作壓力(li),在操作(zuo)溫度一(yi)定的前(qian)題下(室(shi)溫)是✍️不(bu)同的。也(ye)可說,現(xian)場蒸汽(qi)運行條(tiao)件盡管(guan)千差萬(wan)别,隻要(yao)知道被(bei)檢定的(de)🆚蒸汽流(liu)👨❤️👨量計現(xian)場運行(hang)的操作(zuo)壓力、溫(wen)度等條(tiao)件,如果(guo)以壓縮(suo)空氣作(zuo)介質檢(jian)定蒸汽(qi)流量計(ji)時,都可(ke)以求出(chu)其對應(ying)的操作(zuo)🛀🏻壓力和(he)溫度條(tiao)件。
無論(lun)是用蒸(zheng)汽流量(liang)計現場(chang)運行條(tiao)件,求出(chu)壓縮空(kong)氣的操(cao)作條件(jian),進行蒸(zheng)汽流量(liang)計的檢(jian)定,還是(shi)用蒸🤩汽(qi)流量計(ji)檢定裝(zhuang)置設計(ji)🔞的蒸汽(qi)運行條(tiao)件,求出(chu)的㊙️壓縮(suo)空氣操(cao)作條件(jian),進行蒸(zheng)汽流量(liang)計檢定(ding)(從檢定(ding)誤差等(deng)方面分(fen)析,兩種(zhong)方法各(ge)有利弊(bi)),都存在(zai)一個在(zai)實驗室(shi)條件下(xia)檢定後(hou)☔,如何轉(zhuan)換到現(xian)場操作(zuo)條🈲件下(xia)運行的(de)👌儀♊表誤(wu)差問題(ti)。
3誤差的(de)消除
爲(wei)了适應(ying)上述轉(zhuan)換,檢定(ding)記錄表(biao)時,應增(zeng)加如下(xia)内容,如(ru)下表所(suo)示。
從表(biao)中可以(yi)看出,我(wo)們前面(mian)論證的(de)計算實(shi)質是将(jiang)b值轉⭐換(huan)爲。值,檢(jian)定後得(de)到。1一。值(zhi)後還需(xu)再進一(yi)步轉換(huan)。
第一步(bu)是将C值(zhi)轉換爲(wei)修正後(hou)的蒸汽(qi)流量d值(zhi)。這個💯轉(zhuan)換過⭐程(cheng),實際是(shi)将常溫(wen)20℃下的量(liang)轉換爲(wei)對應蒸(zheng)汽條件(jian)✉️(溫度)下(xia)的量,因(yin)爲這兩(liang)種狀态(tai)溫度相(xiang)差較大(da),會給不(bu)同類型(xing)、不同材(cai)質的蒸(zheng)汽流量(liang)計,造成(cheng)不同的(de)影響,即(ji)産生的(de)誤🚶♀️差不(bu)同。對于(yu)孔闆差(cha)壓式流(liu)量💜計,孔(kong)闆的孔(kong)徑受熱(re)膨脹,孔(kong)徑變爲(wei)D=D20·〔1+λD(t-20)〕;而🏒對夾(jia)裝式渦(wo)🔞街蒸汽(qi)流量計(ji)🙇🏻,可采用(yong)K修=K〔1一λD(t一(yi)🥵20)〕式。故依(yi)據此原(yuan)理來進(jin)行計算(suan)修正這(zhe)部分誤(wu)差。而分(fen)流旋翼(yi)式等蒸(zheng)汽流量(liang)計,應通(tong)過大量(liang)的實踐(jian)數據,找(zhao)出❄️正确(que)的修正(zheng)系數或(huo)修正公(gong)式。這項(xiang)工作可(ke)以邊實(shi)踐邊積(ji)累,先🌐找(zhao)出粗的(de)(誤差較(jiao)🥵大)系數(shu)應用,以(yi)後再進(jin)一步作(zuo)細緻工(gong)作,最後(hou)找出正(zheng)确的修(xiu)正因子(zi),使理論(lun)上對應(ying)的c值⚽,很(hen)容易地(di)轉換爲(wei)真實條(tiao)件下的(de)蒸汽量(liang)d值。
第二(er)步是将(jiang)修正後(hou)的蒸汽(qi)量d值轉(zhuan)換爲現(xian)場運行(hang)條件下(xia)❌的蒸汽(qi)流量qm值(zhi)。
如果檢(jian)定蒸汽(qi)流量計(ji)的壓縮(suo)空氣的(de)運行條(tiao)件,是在(zai)現場實(shi)際操作(zuo)條件下(xia)推算出(chu)來的,流(liu)量計檢(jian)定後轉(zhuan)換到第(di)一🌐步d值(zhi)即可,d值(zhi)也即是(shi)現場運(yun)行條件(jian)蒸汽量(liang)qm值。如果(guo)壓縮空(kong)🐅氣運行(hang)條件是(shi)由蒸汽(qi)流量計(ji)檢定裝(zhuang)置、的固(gu)定的蒸(zheng)汽條件(jian)推算出(chu)來的,還(hai)需要這(zhe)第二步(bu)轉換。這(zhe)個轉換(huan)可采用(yong)密度校(xiao)正系數(shu)📐法進行(hang)修正。
4結(jie)論
采用(yong)壓縮空(kong)氣代替(ti)蒸汽檢(jian)定蒸汽(qi)流量計(ji),其意義(yi)重大,難(nan)度🔞亦大(da)。其檢定(ding)誤差分(fen)析也是(shi)難題之(zhi)一,因它(ta)涉及的(de)因素、環(huan)節多,需(xu)作專題(ti)探讨。
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