实际流体参数与节流装置设计时所用的流体参数不同时的处理

6  实际流体参数与节流装置设计时所用的流体参数不同时的处理

6．1根据基本公式

如实际流体参数(温度、压力、相对湿度等)与设计时采用的流体参数不一样，则 、 、d、 1值都会改变，应对已有的节流装置重新设计流量和差压之间的数值关系．但当温度t1和压力p1与设计时采用的值相差不大，对 、 、d的影响极小时，可只考虑 l的变化．

    在相同的 p下， 1的变化将使M值改变，因此应对M值乘以修正系数b ，则，

     

式中： 1：—一在实际工作状态下，节流体上游侧取压孔处的流体密度；

2：——计算节流件肘，采用的节流件上游侧取压孔处的流体密度．

1，值可根据实际的温度、压力由参数表中查得，也可根据 l与温度，压力，相对湿度等参数的函数关系(理论的或经验的)，直接用各参数的变化来表示．这时修正系数bp可为下列形式：

流体为气体时

   

式中：T1i，pli，和z1i分别为计算节流件时，采用的节流件上游侧取压孔处的流体的绝对温度(K)、绝对压力(与P1同样单位)和压缩系数．TM p1．和zl，分别为在实际土作状态下节泥件上游侧取压孔处的流体的绝对温度(1()、绝对压力(与pI，用同样单位)和压缩系数．

流体为液体时，

 

式中：t1i一一计算节流件时，采用的节流体上游侧取压孔处的流体温度(℃)；

      tl。－一实际工作状态下，节流件上游侧取压孔处的流体温度(℃)；

    流体为水蒸气时，一般只能作出bp与有关参数的经验公式．

    6．2若用查表法得出或用理论公式计算出 1的数值，当测温、测压等条件不变时，无需对 1的基本误差 增加任何附加误差；若用经验公式计算 1，值或b 值时，则应对 1的基本误差 几何相加一个附加误差 。 等于经验公式的最大偏差值．

附录4

           被测流体物理参数的确定方法

    1  被侧流体的密度 1

    各种流体的密度，可在节流件前后用密度计实际测定，或根据节流体前的工作状态（压力和温度）由表中查得．

    由于密度对流量测量精度的影响与差压具有同等重要地位，必须对它进行精确计算．

1．1液体：工作状态下，液体的密度可按下式计算：

 

在高压条件下，应计算压力对液体密度的影响，此时可用液体压缩系数进行校正．

当已知其一状态(pl，t1)下的液体密度 l时，用下式可求得其他状态(p，t)下的液体密度

式中： ――液体在对比态（P_r＝ ，Tr＝ ）下的膨胀系数，由图G－10查得；

1――液体在对 比态（P_r1＝ ，T_r1= ）下的膨胀系数，由图G－10查得。

    液体混合物的密度．对同系物质混合物，一般均可按比例取其平均值；对非同系物质混合物，在临界条件以前也可这样做，而不致引起较大误差，即，

     

式中：X1，X2，X3……为各组分的体积分数；

1、 2、 3……为各组分的密度； m为混合物的密度．

1．2气体：工作状态下．干气体的密度可按下式计算：

式中；T₀——绝对温度(T0＝273．15K)

    已知相对湿度，工作状态下湿气体的密度可按下式计算：

式中：

为湿气体干部分在温度为t1分压力为(p1— )时的密度（kg/m³）；

     s＝

 如果湿气体的工作温度t1不超过对应于工作压力下的饱和温度tb，则 smax＝ b和 smax＝Pb，其中 b和P6分别为温度为tl时饱和水蒸气的密度和压力．

    如果湿气体的工作温度t1＞tb则 smax等于pl和T1时过热水蒸气的密度，Psmax＝p1．

    当已知其一状态(p’，T’)下的相对湿度 ’，且P’和T’不同于工作状态的pl和T1时，工作状态下的相对湿度可按下式计算：

      

式中:   ――在p’和T’时的水蒸气最大可能的密度，kg／m³．

    由上式求出的 ＞1时，说明工作状态下的气体已被水蒸气饱和，而且部分水蒸气已冷凝，这时取 ＝1．

    已知绝对湿度，工作状态下湿气体的密度可按下式计算：

 

式中：0．804为0℃、760mmHg状态下水蒸气密度，kg/m³。

或   

    混合气体的密度服从迭加规律．可按下式计算：

或：

       

式中：    m一一混合气体的密度kg／m³；

1， 2… m一—混合气体各组分的密度，kg／m³；

          Xl，X2…Xm—一混合气体组分的体积百分数，％；

          Y1，y2…ym一一混合气体各组分的质量百分数，％．

    2  可压缩性流体的压缩系数，

2．1根据理想气体状态方程，求得的气体密度与实际气体密度之间，在各种压力和温度下有不同程度的偏差．气体压缩系数就是衡量这个偏差的尺度．它可由下式确定：

一般气体的压缩系数已根据实验结果绘成曲线，因此在确定该数值时，可直接在图G－7上查得．

    2．2被测气体的压缩系数没有试验数据时，可按相应状态定律求其近似值．

相应状态是指两种气体的对比压力和对比温度分别相等。

对比压力：

对比温度：

根据上述公式求得的对比压力和对比温度，可在图G—8上查得单一气体的压缩系数．

    2．3用假对比温度和假对比压力可由图G—7求得没有试验数据的混合气体的压缩系数的近似值．

    求混合气体的假对比温度和假对比压力方法如下：

    2．3．1混合气体的假临界温度和假临界压力，可按下列公式计算：

       

式中： ₁， ₂，…， _n——混合气体各组份的临界温度，K；

      P_c1，P_c2，…，P_cn一一混合气体各组份的临界压力，kgf／cm²；

      X1，X2，…，Xn－一混合气体各组份的体积百分数，％．

2．3．2混合气体的假对比温度和假对比压力，按下列公式计算：

      

3  可压缩流体的等熵指数K

计算流束膨胀系数 值时，需要知道被测气体的等熵指数K，只有气体服从理想气体定律时，等熵指数才等于比热比，即定压比热与定容比热之比的值(cp／cv)．

对于实际气体(非理想气体)，等熵指数是压力和温度的函数．几种常用气体的等熵指数，见图G—9．

混合气体的等熵指数不服从迭加规律，但其定压比热和定容比热服从迭加规律，可按迭加法则求得，然后再求出混合气体的比热比．

混合气体的比热比可用下式求得：

式中：  K――混合气体的比热比；

Mr1，Mr2，…Mrn一—各组分的分子量；

X1，X2，…，Xn——各组分的体积分数；

cpl，cp2，…，cpn——各组分的定压比热；

K1，K2，…，Kn——各组分的比热比．

4  被测流体的粘度 或v

4．1粘度是用于雷诺数计算的参数．由于雷诺数的精度对流量系数的影响较小，其计算精度不必和直接代人流量公式中的量一样．所以对粘度数值的精度要求无需象密度那样高。

    4．2液体：液体的粘度主要与温度有关，压力的影响可忽略不计．仅在接近临界温度时，才有较明显的影响。

一般液体在常压下的粘度可在图G—11上查得(图G—13为部分油品的粘度与温度的关系曲线)．

    混合液体的钻度不服从迭加规律．符合下列条件时，可按下列公式计算，必要时应单独测定．

4．2．1两种互溶液体混合物的粘度，可按下式计算：

 

式中： m， 1， 2——分别为混合物、组份1和组份2的动力粘度cP；

Xl、X2一—分别为组份1和组份2的分子份数．

    上式仅适合于两种组份的份子量和粘度均相差不大的非电介质和非缔合性液体．

    4．2．2两种互不溶液体混合物的粘度可按下式计算：

当分散相的体积分数 a＜0．03时，   

式中： m， _F， a——分别为混合相，连续相和分散相的动力粘度．

当由 a＞0．03时：

 

式中：Xl、X2—一分别为两相的分子份数；

      1、 2—一分别为两相的动力粘度．

  混合液为乳浊液时：

    式中： _F为连续相的体积分数；其余符号同前．

    4．3气体：气体的动力粘度与温度有关，当气体不服从理想气体定律时，亦与压力有关．

    4．3．1一般气体在常压下的粘度，可在图G—5上查得．

    若在上图中查不到数据时，可用下式计算其近似值 ：

＝0．0001286Mr0^．5pe ^0.667Tr                (4—23)

式中： ——单位用cp；

      Mr——分子量．

    4．3．2高压气体的粘度，应先求出常压下的粘度，然后乘以粘度的压力修正系数得出．

粘度的压力修正系数，可用对比参数在图G—6上查得．