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1.差壓式蒸汽流量計的密度補償
差壓式蒸汽流量計流量計算如下式:
式中:qm—質(zhì)量流量;C—流出系數(shù);ε—可膨脹系數(shù);β—直徑比;A0—節(jié)流孔面積;△P—差壓;ρ—密度。
由式(1)可知,ρ與△P處于同等重要的地位,它對流量測量的準(zhǔn)確性有直接的影響"因而要求該數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能準(zhǔn)確。對于可壓縮流體,其密度值不
能視為常數(shù),一定要經(jīng)過某種測量或者計算才能得到一個相對可靠的流量值。密度補償分為兩種:查表法:公式計算法。
1.1查表法
1963年公式化委員會(I.F.C)為了統(tǒng)一上水蒸氣熱力性質(zhì)的數(shù)據(jù)"經(jīng)會議研究協(xié)商,制定了水蒸氣熱力性質(zhì)的骨架表,提出了“工業(yè)用1967年I.F.C公式”。現(xiàn)在各國使用的水和水蒸氣熱力性質(zhì)圖表"是根據(jù)上述公式計算而編制的。由于該公式十分復(fù)雜,有大量的迭代及超越函數(shù)計算,一般使用者很難直接使用它,研究者根據(jù)該公式經(jīng)試驗驗證編制了蒸汽性質(zhì)表格。該表格有飽和蒸汽和過熱蒸汽密度表(比容表)。
由于過熱蒸汽密度與溫度、壓力均有關(guān),可以將過熱蒸汽密度表導(dǎo)入計算機的特定存儲空間,根據(jù)檢測得到的溫度與壓力查出對應(yīng)的密度值。對于兩點之間的數(shù)據(jù),需要經(jīng)過數(shù)學(xué)內(nèi)插值處理獲得。該種方法能夠得到一個度較高的密度值,但需要注意以下事項:
1)由于需要測量的蒸汽溫度和壓力都在一個可以預(yù)測的特定范圍內(nèi)波動,需提前人工判斷所測量蒸汽為過熱蒸汽還是飽和蒸汽。如需要檢測的流量可能兩種情況兼而有之"則需分別導(dǎo)入過熱蒸汽和飽和蒸汽的密度表,并有相應(yīng)的判斷條件。
2)對于不在需要測量工況內(nèi)的密度表可以不導(dǎo)入,不需要測量數(shù)據(jù)的工況(如開停車或事故工況)不導(dǎo)入,這樣能極大地減輕控制系統(tǒng)的計算負(fù)荷。
3)核對開平方是由現(xiàn)場流量差壓變送器實現(xiàn)還是控制系統(tǒng)實現(xiàn)。、
4)核對測量壓力是表壓還是絕壓。
1.2公式計算法
過熱蒸汽的密度為溫度’壓力的二元函數(shù),即ρ=f(P·T)經(jīng)過長期的探索,當(dāng)前工程上常用的過熱蒸汽密度計算公式主要如下。
1.2.1烏卡諾維奇狀態(tài)方程
式中:P—絕壓,Pa;T—溫度,K;ρ—密度,kg/m3;R—氣體常數(shù),R=461J/(kg·K);Φ=103/T;a,b,c,d均為常數(shù)。
1.2.2莫里爾狀態(tài)方程
式中P—絕壓,0.1MPa;T—溫度,K;ρ—密度,kg/m3。
1.2.3IAPWS-IF97公式
1997年&水和水蒸汽性質(zhì)委員會(IAPWS)在工業(yè)應(yīng)用上采用了一種新的水和水蒸氣熱力學(xué)性質(zhì)公式,即工業(yè)用的IAPWS-IF97公式,簡稱IF97公式。它的適用范圍更為廣泛,在IFC67公式上增加了低溫高壓區(qū)。IFC67公式的適用范圍:273.15K≤T≤1073.15,0≤P≤100MPa,IF97公式的適用范 圍:273.15K≤T≤2273.15K,0≤P≤100MPa。IF97公式擴大了適用范圍,簡化了區(qū)域劃分,計算公式形式簡單,便于實際應(yīng)用和編程計算。
IF97公式雖然計算比IF67公式簡化了很多,但由于大量的邊界條件及導(dǎo)出方程的計算仍然需要專門的計算軟件或模塊,加之在工業(yè)蒸汽流量測量
常用的范圍內(nèi)(溫度:0~600℃;壓力:0.1~5MPa),兩個公式的計算結(jié)果偏差非常小,因此在蒸汽流量測量方面,人們?nèi)匀黄毡槭褂么蠹冶容^熟悉的蒸汽密度表。
1.2.4
其他方程
該部分方程多由蒸汽密度表經(jīng)過zui小二乘法進(jìn)行曲線擬合得來&但進(jìn)行曲線擬合有一定難度,且一定要注意其適用的范圍并作回歸檢驗。
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