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臭氧流量計量程范圍

一.適用流量范圍和儀表口徑的確定

儀表口徑的選擇,根據(jù)流量范圍來確定。不同口徑臭氧流量計的測量范圍是不一樣的。即使同一口徑流量表,用于不同介質(zhì)時,它的測量范圍也是不一樣的。實際可測的流量范圍需要通過計算確定。

(一)參比條件下空氣及水的流量范圍,見表(二),參比條件如下:

1.氣體:常溫常壓空氣,t=20℃,P=0.1MPa(絕壓),ρ =1.205 kg/m3,υ =15×10-6 m2/s。

2.液體:常溫水 , t=20℃ , ρ =998.2kg/m3 , υ =1.006×10-6m2/s。

(二)確定流量范圍和儀表口徑的基本步驟:

1.明確以下工作參數(shù)。

(1)被測介質(zhì)的名稱、組份

(2)工作狀態(tài)的*小、常用、*大流量

(3)介質(zhì)的*低、常用、*高壓力和溫度

(4)工作狀態(tài)下介質(zhì)的粘度

2.臭氧流量計測量的是介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量,因此應(yīng)先根據(jù)工藝參數(shù)求出介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量,相關(guān)公式如下:

(1)已知氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量,可通過以下公式求出工況體積流量

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(2)已知氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度ρ ,可通過以下公式求出工況密度

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(3)已知質(zhì)量流量 Qm換算為體積流量 Qv

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式中:

Qv:介質(zhì)在工況狀態(tài)下的體積流量(m3/h)(Qv=3600f/K  K:儀表系數(shù) )

Qo:介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量(Nm3/h) 

Qm:質(zhì)量流量 (t/h)

ρ:介質(zhì)在工況狀態(tài)下的密度(kg/m3)

ρ o:介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg/m3),常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度,見表(三)

P:工況狀態(tài)表壓(MPa)

t:工況狀態(tài)溫度(℃)

3.儀表下限流量的確定。臭氧流量計的上限適用流量一般可不計算,臭氧流量計口徑的選擇主要是對流量下限的計算。下限流量的計算應(yīng)該滿足兩個條件:*小雷諾數(shù)不應(yīng)低于界限雷諾數(shù)(Re=2×104);對于應(yīng)力式臭氧流量計在下限流量時產(chǎn)生的旋渦強(qiáng)度應(yīng)大于傳感器旋渦強(qiáng)度的允許值(旋渦強(qiáng)度與升力ρ v2成比例關(guān)系)。這些條件可表示如下:

由密度決定的工況可測下限流量:

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由運動粘度決定的線性下限流量:

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式中:

Qρ:滿足旋渦強(qiáng)度要求的*小體積流量(m3/h) 

ρ 0:參比條件下介質(zhì)的密度

Qυ:滿足*小雷諾數(shù)要求的*小線性體積流量(m3/h)

ρ:被測介質(zhì)工況密度(kg/m3)

Q0:參比條件下儀表的*小體積流量(m3/h) 

υ:工作狀態(tài)下介質(zhì)的運動粘度(m2/s)

υ o:參比條件下介質(zhì)的運動粘度(m2/s) 

通過公式(6)、(7)計算出 Qρ 和 Qν 。比較 Qρ 和 Qν ,確定流量儀表可測下限流量和線性下限流量:Qυ ≥Qρ :可測流量范圍為 Qρ ~Qmax , 線性流量范圍為 Qυ ~Qmax

Qυ <Qρ:可測流量范圍和線性流量范圍為Qρ ~Qmax 

Qmax:臭氧流量計的上限體積流量(m3/h)

4.儀表上限流量以表(二)中的上限流量為準(zhǔn).氣體的上限流速應(yīng)該小于 70m/s,液體的上限流速應(yīng)該小于 7m/s

5.當(dāng)用戶測量的介質(zhì)為蒸汽時,常采用的計量單位是質(zhì)量流量,即:t/h 或 Kg/h。由于蒸汽(過熱蒸汽和飽和蒸汽)在不同溫度和壓力下的密度是不同的,因此蒸汽流量范圍的確定可由公式(8)進(jìn)行計算得出

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式中:

ρ:蒸汽的密度(kg/m3)

ρ0:1.205kg/m3

Q 蒸汽:蒸汽質(zhì)量流量(t/h)

6.計算壓力損失,檢測壓力損失對工藝管線是否有影響,公式(單位:Pa):

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式中:

Δ p:壓力損失(Pa) Cd:壓力損失系數(shù)

ρ :工況介質(zhì)密度(kg/m3)V:平均流速(m/s)

7.被測介質(zhì)為液體時,為防止氣化和氣蝕,應(yīng)使管道壓力符合以下要求:

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式中:

Δ p:壓力損失(Pa)

p0:工作溫度下液體的飽和蒸汽壓(Pa 絕壓)

Po:流體的蒸汽壓力 (Pa 絕壓) 

8.臭氧流量計不適合測量高粘度液體。當(dāng)計算出的可測流量下限不滿足設(shè)計工藝要求時,應(yīng)該考慮選用其它類型流量計。

9.通過計算如果有兩種口徑都可滿足要求,為了提高測量效果、降低造價,應(yīng)選用口徑較小的表。應(yīng)該注意的是,盡可能使常用量處在流量范圍上限的 1/2~2/3

(三)選型舉例:

例一:已知氣體壓力和溫度及標(biāo)況下的流量時

某壓縮空氣,標(biāo)況流量范圍為QN=1200-12000Nm3/h,壓力 P=0.7Mpa(表壓),溫度 t=30℃。試確定流量計口徑。

步驟一:計算壓縮空氣的工況體積流量

由公式(3):

工況使用下限體積流量為: 

Qvmin=QN×0.101325×(273.15+t)/293.15/(P +0.1)=1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/(0.7 +0.1)=157(m3/h)

工況使用流量上限為: Qvmax=1570(m3/h)

步驟二:根據(jù)使用工況流量范圍 157-1570m3/h,查表(二),滿足下限流量條件的流量計為 DN80、DN100 和 DN125,考慮到上限流量 1270m3/h及使用效果和經(jīng)濟(jì)成本,初選 DN100, DN100流量計的工況流量范圍是 100-1700m3/h,接近使用流量范圍,初選 DN100 流量計,但應(yīng)具體核算 DN100 流量計在該工況條件下的可測下限流量。核算 DN100 流量計在該工況條件下的可 測下限流量:

由公式(4)及公式(6):

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即,流量計在該工況條件下的可測下限流量是37.46m3/h,遠(yuǎn)小于要求的工況下限流量 157m3/h,確定選用 DN100 流量計。

例二:已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時

測量介質(zhì)為過熱蒸汽,蒸汽溫度為 320℃,壓力為 1.5MPa(絕壓),流量范圍為 3t/h~25t/h, 試 確定流量計口徑。

步驟一:計算蒸汽的等效空氣參比條件下的體積流量范圍,經(jīng)查附表(二),該狀態(tài)下蒸汽的密度為:5.665Kg/m3,由公式(8) :

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步驟二:根據(jù)等效參比流量范圍 765-6379m3/h,查 表(二),比較適合該流量范圍為 DN200 口徑。