實際流體參數與節流裝置設計時所用的流體參數不同時的處理

6  實際流體參數與節流裝置設計時所用的流體參數不同時的處理

6．1根據基本公式

如實際流體參數(溫度、壓力、相對濕度等)與設計時采用的流體參數不一樣，則 、 、d、 1值都會改變，應對已有的節流裝置重新設計流量和差壓之間的數值關系．但當溫度t1和壓力p1與設計時采用的值相差不大，對 、 、d的影響極小時，可只考慮 l的變化．

    在相同的 p下， 1的變化將使M值改變，因此應對M值乘以修正系數b ，則，

     

式中： 1：—一在實際工作狀態下，節流體上游側取壓孔處的流體密度；

2：——計算節流件肘，采用的節流件上游側取壓孔處的流體密度．

1，值可根據實際的溫度、壓力由參數表中查得，也可根據 l與溫度，壓力，相對濕度等參數的函數關系(理論的或經驗的)，直接用各參數的變化來表示．這時修正系數bp可為下列形式：

流體為氣體時

   

式中：T1i，pli，和z1i分別為計算節流件時，采用的節流件上游側取壓孔處的流體的絕對溫度(K)、絕對壓力(與P1同樣單位)和壓縮系數．TM p1．和zl，分別為在實際土作狀態下節泥件上游側取壓孔處的流體的絕對溫度(1()、絕對壓力(與pI，用同樣單位)和壓縮系數．

流體為液體時，

 

式中：t1i一一計算節流件時，采用的節流體上游側取壓孔處的流體溫度(℃)；

      tl。－一實際工作狀態下，節流件上游側取壓孔處的流體溫度(℃)；

    流體為水蒸氣時，一般只能作出bp與有關參數的經驗公式．

    6．2若用查表法得出或用理論公式計算出 1的數值，當測溫、測壓等條件不變時，無需對 1的基本誤差 增加任何附加誤差；若用經驗公式計算 1，值或b 值時，則應對 1的基本誤差 幾何相加一個附加誤差 。 等于經驗公式的最大偏差值．

附錄4

           被測流體物理參數的確定方法

    1  被側流體的密度 1

    各種流體的密度，可在節流件前后用密度計實際測定，或根據節流體前的工作狀態（壓力和溫度）由表中查得．

    由于密度對流量測量精度的影響與差壓具有同等重要地位，必須對它進行精確計算．

1．1液體：工作狀態下，液體的密度可按下式計算：

 

在高壓條件下，應計算壓力對液體密度的影響，此時可用液體壓縮系數進行校正．

當已知其一狀態(pl，t1)下的液體密度 l時，用下式可求得其他狀態(p，t)下的液體密度

式中： ――液體在對比態（P_r＝ ，Tr＝ ）下的膨脹系數，由圖G－10查得；

1――液體在對 比態（P_r1＝ ，T_r1= ）下的膨脹系數，由圖G－10查得。

    液體混合物的密度．對同系物質混合物，一般均可按比例取其平均值；對非同系物質混合物，在臨界條件以前也可這樣做，而不致引起較大誤差，即，

     

式中：X1，X2，X3……為各組分的體積分數；

1、 2、 3……為各組分的密度； m為混合物的密度．

1．2氣體：工作狀態下．干氣體的密度可按下式計算：

式中；T₀——絕對溫度(T0＝273．15K)

    已知相對濕度，工作狀態下濕氣體的密度可按下式計算：

式中：

為濕氣體干部分在溫度為t1分壓力為(p1— )時的密度（kg/m³）；

     s＝

 如果濕氣體的工作溫度t1不超過對應于工作壓力下的飽和溫度tb，則 smax＝ b和 smax＝Pb，其中 b和P6分別為溫度為tl時飽和水蒸氣的密度和壓力．

    如果濕氣體的工作溫度t1＞tb則 smax等于pl和T1時過熱水蒸氣的密度，Psmax＝p1．

    當已知其一狀態(p’，T’)下的相對濕度 ’，且P’和T’不同于工作狀態的pl和T1時，工作狀態下的相對濕度可按下式計算：

      

式中:   ――在p’和T’時的水蒸氣最大可能的密度，kg／m³．

    由上式求出的 ＞1時，說明工作狀態下的氣體已被水蒸氣飽和，而且部分水蒸氣已冷凝，這時取 ＝1．

    已知絕對濕度，工作狀態下濕氣體的密度可按下式計算：

 

式中：0．804為0℃、760mmHg狀態下水蒸氣密度，kg/m³。

或   

    混合氣體的密度服從迭加規律．可按下式計算：

或：

       

式中：    m一一混合氣體的密度kg／m³；

1， 2… m一—混合氣體各組分的密度，kg／m³；

          Xl，X2…Xm—一混合氣體組分的體積百分數，％；

          Y1，y2…ym一一混合氣體各組分的質量百分數，％．

    2  可壓縮性流體的壓縮系數，

2．1根據理想氣體狀態方程，求得的氣體密度與實際氣體密度之間，在各種壓力和溫度下有不同程度的偏差．氣體壓縮系數就是衡量這個偏差的尺度．它可由下式確定：

一般氣體的壓縮系數已根據實驗結果繪成曲線，因此在確定該數值時，可直接在圖G－7上查得．

    2．2被測氣體的壓縮系數沒有試驗數據時，可按相應狀態定律求其近似值．

相應狀態是指兩種氣體的對比壓力和對比溫度分別相等。

對比壓力：

對比溫度：

根據上述公式求得的對比壓力和對比溫度，可在圖G—8上查得單一氣體的壓縮系數．

    2．3用假對比溫度和假對比壓力可由圖G—7求得沒有試驗數據的混合氣體的壓縮系數的近似值．

    求混合氣體的假對比溫度和假對比壓力方法如下：

    2．3．1混合氣體的假臨界溫度和假臨界壓力，可按下列公式計算：

       

式中： ₁， ₂，…， _n——混合氣體各組份的臨界溫度，K；

      P_c1，P_c2，…，P_cn一一混合氣體各組份的臨界壓力，kgf／cm²；

      X1，X2，…，Xn－一混合氣體各組份的體積百分數，％．

2．3．2混合氣體的假對比溫度和假對比壓力，按下列公式計算：

      

3  可壓縮流體的等熵指數K

計算流束膨脹系數 值時，需要知道被測氣體的等熵指數K，只有氣體服從理想氣體定律時，等熵指數才等于比熱比，即定壓比熱與定容比熱之比的值(cp／cv)．

對于實際氣體(非理想氣體)，等熵指數是壓力和溫度的函數．幾種常用氣體的等熵指數，見圖G—9．

混合氣體的等熵指數不服從迭加規律，但其定壓比熱和定容比熱服從迭加規律，可按迭加法則求得，然后再求出混合氣體的比熱比．

混合氣體的比熱比可用下式求得：

式中：  K――混合氣體的比熱比；

Mr1，Mr2，…Mrn一—各組分的分子量；

X1，X2，…，Xn——各組分的體積分數；

cpl，cp2，…，cpn——各組分的定壓比熱；

K1，K2，…，Kn——各組分的比熱比．

4  被測流體的粘度 或v

4．1粘度是用于雷諾數計算的參數．由于雷諾數的精度對流量系數的影響較小，其計算精度不必和直接代人流量公式中的量一樣．所以對粘度數值的精度要求無需象密度那樣高。

    4．2液體：液體的粘度主要與溫度有關，壓力的影響可忽略不計．僅在接近臨界溫度時，才有較明顯的影響。

一般液體在常壓下的粘度可在圖G—11上查得(圖G—13為部分油品的粘度與溫度的關系曲線)．

    混合液體的鉆度不服從迭加規律．符合下列條件時，可按下列公式計算，必要時應單獨測定．

4．2．1兩種互溶液體混合物的粘度，可按下式計算：

 

式中： m， 1， 2——分別為混合物、組份1和組份2的動力粘度cP；

Xl、X2一—分別為組份1和組份2的分子份數．

    上式僅適合于兩種組份的份子量和粘度均相差不大的非電介質和非締合性液體．

    4．2．2兩種互不溶液體混合物的粘度可按下式計算：

當分散相的體積分數 a＜0．03時，   

式中： m， _F， a——分別為混合相，連續相和分散相的動力粘度．

當由 a＞0．03時：

 

式中：Xl、X2—一分別為兩相的分子份數；

      1、 2—一分別為兩相的動力粘度．

  混合液為乳濁液時：

    式中： _F為連續相的體積分數；其余符號同前．

    4．3氣體：氣體的動力粘度與溫度有關，當氣體不服從理想氣體定律時，亦與壓力有關．

    4．3．1一般氣體在常壓下的粘度，可在圖G—5上查得．

    若在上圖中查不到數據時，可用下式計算其近似值 ：

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

式中： ——單位用cp；

      Mr——分子量．

    4．3．2高壓氣體的粘度，應先求出常壓下的粘度，然后乘以粘度的壓力修正系數得出．

粘度的壓力修正系數，可用對比參數在圖G—6上查得．