氣體轉子流量計示值的密度、溫度、壓力修正公式的推導方法,從理論上證明了修正公式中ρo、ρ1的取值狀態。
1前言
轉子流量計由于其具有結構簡單、價格便宜、反應靈敏、量程寬示值清晰、可測腐蝕性介質,流量、壓力損失小且恒定等特點,在工業生產、實驗室或一些儀器裝置中得到了廣泛的應用。然而,轉子流量計是一種非標準化儀表,就其測量原理看,宜個別地按照實際被測介質及工作狀態進行刻度。但儀表制造廠家為了便于批量生產，都是在工業基準狀態(20℃，0.10133MPa)下用水或空氣進行刻度的，即轉子流量計的流量標尺上的刻度值,對于測量液體來講是代表20℃時水的流量值,對于測量氣體來講則是代表20℃,0.10133MPa下空氣的流量值。因此,在實際使用時,如果被測介質的密度及工作狀態不同于刻度條件時,必須對流量計算值按實際被測介質的密度、溫度、壓力等參數的具體情況進行修正。對此,一般的教材及儀表使用說明書中均給出了修正公式,不同的書中給出的修正公式相同,但意義卻有所差別。例如:
公式(1)、(2)中:
Q。-儀表標尺示值;
P。、To-刻度狀態下的絕對壓力(0.10133MPa)和絕對溫度(293K);
P1.T1-工作狀態F的絕對壓力和絕對溫度:
公式(1)中:Q，表示被測介質在實際工作狀態下的體積流量;
而公式(2)中的Q1則是表示被測介質流量折算成刻度狀態下的體積流量值。
對于ρo、ρ1說法不一,某些書中規定為刻度狀態(293K、0.10133MPa)下的空氣密度或被測氣體的密度;某些書中規定為273K.0.10133MPa下的密度。因而,在實際使用氣體轉子流量計時,必須對其示值加以修正,從而得出較準確的數據。為此,就氣體轉子流量計示值的密度、溫度、壓力修正公式的推導方法加以論述,供氣體轉子流量計使用者參考。
2示值的修正
2.1基本流量方程式
轉子流量計結構如圖1所示。
式中:
Q一被測介質的體積流量;
C一儀表常數:
Vr-轉子體積;
ρr-轉子材料的密度
ρ一被測介質的密度;
Ar-轉子最大截面積;.
H一轉子停留的高度。
2.2氣體轉子流量計的刻度
前己敘述,用于測量氣體的轉子流量計出廠時是在工業基準狀態(293K,0.10133MPa)下用空氣作為介質進行刻度的。根據(3)式可得出:
式中:
Q0---刻度狀態293K.0.10133MPa下空氣的體積流量;
Po---20℃,0.10133MPa下空氣的密度。
2.3密度的修正
當被測介質為293K,0.10133MPa狀態下的非空氣氣體時，雖然:工作狀態與刻度狀態相同,但由于介質密度不同于空氣的密度,必須對流量計的示值加以修正。
根據(3)式,此時可寫成:
2.4溫度、壓力影響的修正
當工作狀態不同于刻度狀態時,由于空氣的密度受溫度、壓力影響變化較大,故此必須對其示值進行修正(其實質.上仍為對密度進行修正)。根據(3)式,工作狀態下的流量方程可以寫
式中:
Q1-工作狀態下空氣的體積流量;
Qo-流量計示值。
但一般情況下,流量大小都依刻度狀態為基準。故此,應將I作狀態下的流量值折算為刻度狀態下的流量值,其折算原則是根據兩種狀態下氣體質量相等,即:
式中:
Q1一工作狀態下空氣的體積流量折算為刻度狀態(20℃,0.10133MPa)下的體積流量值;
ρo--20℃,0.10133MPa下空氣密度。
將(8)式代入(10)式中.得:
式中:
Qo-流量計的指示值;
Q1一被測介質工作狀態下折算成刻度狀態下的體積流量;
Q1-工作狀態下被測介質的實際體積流量;
Po.To、Po-刻度狀態下的絕對壓力(0.10133MPa).絕對溫度(293K)和空氣在該狀態下的密度(1.205kg/m3);
ρ1一被測氣體在293K,0.10133MPa下的密度;
PI、T1-工作狀態下的絕對壓力和絕對溫度。
3結束語
因為氣體轉子流量計在出廠時都是在工業基準狀態(293K,0.10133MPa)下用空氣作為介質進行刻度的。所以,基本流量公式中介質密度ρ即為空氣在293K、0.10133MPa下的密度.即ρ=1.205kg/m3。
通過上述對氣體轉子流量計示值的密度、壓力、溫度修正公式的推導過程及結果,則可以斷定:ρo、ρ1定義為20℃,0.10133MPa狀態下的空氣密度和被測氣體的密度為確切。
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