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存在問題
南京某鋼廠用威力巴流量計(jì)測(cè)量煉鋼爐產(chǎn)出的煤氣流量，壓力十幾千帕，已進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)償。工藝專業(yè)人員認(rèn)為，測(cè)量結(jié)果偏高15%。
分析與診斷
(1)關(guān)于測(cè)量任務(wù)
詢問提問者，現(xiàn)在煤氣流量計(jì)所顯示的流量是濕煤氣的總流量還是濕煤氣中的干部分流量，提間者不清楚。
在鋼廠，煉鐵爐煉鋼爐等都要產(chǎn)出很多煤氣，在這些煤氣從爐中導(dǎo)出時(shí)，流體溫度很高，煤氣在管道中一面流動(dòng)，一面經(jīng)管壁散發(fā)熱量，溫度降低，當(dāng)溫度降低到一定數(shù)值時(shí)，煤氣中的水汽達(dá)到飽和狀態(tài)。再往下游流動(dòng)，煤氣溫度進(jìn)一步降低，煤氣中可能會(huì)出現(xiàn)懸浮在氣體中的微小水滴，成為濕煤氣。這些小水滴與煤氣均勻混合在一起，流向下游。煤氣溫度再降低后，水平管道底部就會(huì)出現(xiàn)分層流動(dòng)的水。這部分水貼在水平管道的底部流向下游，不對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。而混在煤氣中的水汽和均勻懸浮在煤氣中的小水滴卻會(huì)使流量計(jì)示值偏高。
提問者請(qǐng)供應(yīng)商查閱了所咨詢的測(cè)量點(diǎn)的計(jì)算書，結(jié)果被告知顯示的濕煤氣的總量。后來根據(jù)工藝專業(yè)的意圖，將測(cè)量任務(wù)修改為濕煤氣的干部分流量，重新計(jì)算，在流量二次表中也作了相應(yīng)修改。修改完畢，流量計(jì)顯示的流量值與工藝專業(yè)的理論值基本相符，從而解決了問題。
(2)為什么要測(cè)量濕煤氣的干部分流量
煉鋼爐流出的煤氣在管道中輸送沮度逐漸降低，煤氣中的水汽含量在達(dá)到飽和程度后，其中的水汽含量仍然在變化，它是煤氣溫度的函數(shù)，如表3.1所示，但它包含的發(fā)熱量(熱值)卻保持不變，這是因?yàn)槟軌蛱峁崃康母刹糠譀]有變化，所以測(cè)量濕煤氣的干部分流量更有意義。濕煤氣中的水汽對(duì)煤氣的發(fā)熱量(每標(biāo)準(zhǔn)立方米煤氣所能提供的發(fā)熱量)毫無貢獻(xiàn)，不僅如此，在燃燒時(shí)水汽還要帶走熱量，因?yàn)槿紵蟮臒煔鉁囟瓤偸潜冗M(jìn)入燃燒室的煤氣溫度高的緣故。工藝專業(yè)在利用化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算煉鋼爐出口的煤氣流量時(shí)，也剔除了其中的水。所以，只有計(jì)算出濕煤氣中的干部分流量，才能與他們的數(shù)據(jù)相吻合。
(3)濕煤氣的干部分計(jì)算
采用差壓法測(cè)量煤氣流量，與干氣體流量測(cè)量的zui大差別除了扣除濕煤氣中的水蒸氣之外，還要計(jì)入煤氣中的水蒸氣含量變化之后，流體密度也發(fā)生了變化，從而影響流量示值。
下面是濕煤氣干部分流量測(cè)量所用的必要公式，這些公式不僅為濕煤氣的干部分計(jì)算提供依據(jù)，而且也為實(shí)際工況偏離設(shè)計(jì)工況后，而且也為實(shí)際工況偏離設(shè)計(jì)工況后，對(duì)因此而引入的誤差進(jìn)行校正提供依據(jù)。
①流量計(jì)算公式
用阿牛巴流量計(jì)測(cè)量濕煤氣流量時(shí)，濕煤氣的質(zhì)量流量qm可用式(3.4)計(jì)算：
式中qm—質(zhì)量流量，kg/s;
A—流通截面積，m2；
α—流量系數(shù)；
ε1—節(jié)流件正端取壓口平面上的可膨脹性系數(shù)；
△P—差壓，Pa;
ρ1—節(jié)流件正端取壓口平面上的流體密度,kg/m3.
式中ε1用式(3.5)計(jì)算：
式中κ—等熵指數(shù)；
P1—節(jié)流件正端取壓口壓力，Pa；
P2—節(jié)流件負(fù)端取壓口壓力(P2=P1-△P)，Pa。
②煤氣密度計(jì)算公式
a.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下濕煤氣的密度ρn按式(3.6)計(jì)算：
ρn=ρgn+ρsn
ρsn=f(tm)
式中 ρgn—濕煤氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干部分的密度，kg/m3;
ρsn—濕煤氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下濕部分的密度，kg/m3(由查表3.1得);
tn—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度，℃。
b.煤氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干部分的密度ρgn用式(3.8)計(jì)算:
式中 Xi—煤氣各組分的體積百分?jǐn)?shù)，%;
ρgn—煤氣各組分在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度，kg/m3(由查表得)。
c.工作狀態(tài)下濕煤氣的密度按式((3.9)計(jì)算: ρ1=ρg1+ρs1
式中 ρg1—濕煤氣在工作狀態(tài)下干部分的密度，kg/m3;
ρs1—濕煤氣在工作狀態(tài)下濕部分的密度，kg/m3。
ρg1和ρs1分別按式(3.10)和式(3.11)計(jì)算:
式中 Pn、P1—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和工作狀態(tài)下氣體壓力,pa；
Zn、Z1—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和工作狀態(tài)下氣體壓縮系數(shù)；
Tn、T1—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和工作狀態(tài)下氣體溫度，K；
Ps1max—工作狀態(tài)下，飽和水蒸汽壓力，Ps1max=f(t1)由t1查表3.1得；
ρs1max—工作狀態(tài)下，飽和水蒸汽密度,kg/m3，ρs1maxf(t1)由t1查表3.1得；
φ1—工作狀態(tài)下，濕煤氣的相對(duì)濕度，(一般取)；
t1—節(jié)流件正端取壓口平面處的流體溫度，℃。
將式(3.10)和式(3.11)代入式(3.9)得
③濕煤氣工作狀態(tài)下體積流量的計(jì)算
式中的符號(hào)與式(3.10)、式(3.11)、式(3.12)相同。
④濕煤氣工作狀態(tài)質(zhì)量流量的計(jì)算
qm=qv1ρ1
求得qm和ρ1后，就可利用式(3.4)計(jì)算差壓上限。
⑤濕煤氣流量計(jì)的沮度壓力補(bǔ)償
氣體溫度和壓力變化后，濕氣體干部分在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流zui可用式(3.16)進(jìn)行補(bǔ)償:
式中，帶“′”，符號(hào)者為實(shí)際使用工況條件下的參數(shù)，不帶“′”為設(shè)計(jì)工況所對(duì)應(yīng)的數(shù)(qvn為設(shè)計(jì)工況所對(duì)應(yīng)的體積流量)。
式(3.16)，由于工況變化，ρ1已經(jīng)從式(3.13)所表示的值變成式(3.17)所表示的值:
因此，將式(3.17)代入式(3.16)就可得到完整的補(bǔ)償公式:
式中q′vn—經(jīng)過補(bǔ)償?shù)臐駳怏w干部分體積流量，m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài));
qvn —設(shè)計(jì)狀態(tài)濕氣體干部分體積流量，m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài));
P′1—工作狀態(tài)節(jié)流件正端取壓口氣體壓力，MPa(實(shí)測(cè)值);
P′slmax—工作狀態(tài)下飽和水蒸氣壓力，kPa(由T′1查表3.1得);
P1—設(shè)計(jì)狀態(tài)節(jié)流件正端取壓口氣體壓力，MPa(查孔板計(jì)算書得);
Pslmax—設(shè)計(jì)狀態(tài)下飽和水蒸氣壓力，kPa(由T1查表3.1得);
ε′1—工作狀態(tài)流體可膨脹性系數(shù)【按式(3.5)計(jì)算得】;
ε1—設(shè)計(jì)狀態(tài)流體可膨脹性系數(shù)(查孔板計(jì)算書得);
T1—設(shè)計(jì)狀態(tài)氣體熱力學(xué)溫度，K(T1= t1+273.16，查孔板計(jì)算書得);
T′1—工作狀態(tài)氣體熱力學(xué)溫度，K(由氣體溫度實(shí)測(cè)值換算得);
Z1—設(shè)計(jì)狀態(tài)氣體壓縮系數(shù)(查孔板計(jì)算書得);
Z′1—工作狀態(tài)氣體壓縮系數(shù)(設(shè)置或自動(dòng)計(jì)算);
ρ1—設(shè)計(jì)狀態(tài)節(jié)流件正端取壓口氣體密度，kg/m3；
Pn—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氣體壓力，101.325kPa;
Tn—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氣體熱力學(xué)溫度，K(293.16K);
Zn—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氣體壓縮系數(shù)(Zn=1.0000) ;
ρgn—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)干煤氣密度,kg/m3。
上述計(jì)算可以再留戀演算器或DCS中完成。
冷凝水流量計(jì) 循環(huán)水流量計(jì) 灌裝機(jī)流量計(jì) 氯甲烷流量計(jì) 丙烯酸流量計(jì)
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