CN1769848A - 一种气体通过被校准流量计的湿度修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气体通过被校准流量计的湿度修正方法，特别涉及一种通过公式进行修正的方法，其特点是，方法中所用的计算公式中对密度进行湿度修正，其公式为：(如图)本发明的有益效果是：用上述公式的一种气体通过被校准流量计的湿度修正方法，增加了音速喷嘴的湿度修正，极大提高了气体体积流量的计量精度。

Description

一种气体通过被校准流量计的湿度修正方法

技术领域

本发明涉及一种气体通过被校准流量计的湿度修正方法，特别涉及一种通过公式进行修正的方法，属于流量计量领域。

背景技术

国内外目前校准气体流量计，特别是中、大口径气体流量计都是采用以音速文丘利喷嘴作为标准，以大气作为气源，用真空泵作动力设备抽气，所组成的气体流量标准设备。由于大气中随着气温不同都含有一定量湿蒸汽，所以它的密度是随着相对湿度不同而变化。气体流量的校准主要是依据通过被校流量计和通过标准器中质量流量相等作为依据。而质量流量θ_g＝θ_vρ，作为煤气、天然气等计量时采用音速文丘利喷嘴作为标准，θ_v＝θ_g/ρ，θ_g通过音速文丘喷嘴测量准确，但密度ρ不准确，则体积流量不准确，为此，对密度需要进行修正，现有的方法是通过以下的公式修正：

${\mathrm{\ρ}}_1=\frac{P_1}{P_0}\×\frac{T_0}{T_1}\×{\mathrm{\ρ}}_0$

式中ρ₁是通过被校准流量计的密度kg/m³

P₁-气体通过被标定流量计前的压力KPa

P₀-标准状态时压力P₀＝101.325KPa

T₁-气体通过被标定流量计前绝对温度(°K)

T₀-标准状态时绝对温度T₀＝293.15(°K)

ρ₀-标准状态时干空气的密度ρ₀＝1.2048kg/m³

由于大气中随着气温不同都含有一定量湿蒸汽，所以它的密度是随着相对湿度不同而变化。公式中不对湿度进行修正，造成体积流量计量不准确。

发明内容

本发明的目的是为了进一步提高气体体积流量的计量精度，对现有方法中的公式作修正，使公式中带有湿度修正。

本发明的技术方案是：一种气体通过被校准流量计的湿度修正方法，其特征是，方法中所用的计算公式为：当通过标准器上质量流量θ_g0已知情况下，则通过被校准流量计的体积流量θ_v1应等于

θ_v1＝θ_g0/ρ₁/h    (1)

式中ρ₁是通过被校准流量计的密度    kg/m³

当干空气时ρ₁计算按如下公式：

${\mathrm{\ρ}}_1=\frac{P_1}{P_0}\×\frac{T_0}{T_1}\×{\mathrm{\ρ}}_0---\left(2\right)$

式中ρ₁是通过被校准流量计的密度    kg/m³

湿空气时，需对密度系数ρ₁进行修正，引入修正系数

$\mathrm{K\φ}=1-0.3778\frac{{\mathrm{\φP}}_H}{P_N},$

此时ρ₁为ρ_1C

${\mathrm{\ρ}}_{1C}=\frac{P_1}{P_0}\×\frac{T_0}{T_1}\×{\mathrm{\ρ}}_0\×\mathrm{K\φ}$

${\mathrm{\ρ}}_{1C}=\frac{P_1}{P_0}\×\frac{T_0}{T_1}\×{\mathrm{\ρ}}_0\×(1-0.3778\×\frac{{\mathrm{\φP}}_H}{P_N})---\left(3\right)$

式中P₁-气体通过被标定流量计前的压力KPa

    P₀-标准状态时压力P₀＝101.325KPa

    T₁-气体通过被标定流量计前绝对温度(°K)

T₀-标准状态时绝对温度T₀＝293.15(°K)

ρ₀-标准状态时干空气的密度ρ₀＝1.2048kg/m³

φ-试验室内相对湿度

P_H-试验内温度条件下饱和蒸汽压KPa

P_N-试验室内大气压力KPa

本发明的有益效果是：用上述公式的一种气体通过被校准流量计的湿度修正方法，增加了音速喷嘴的湿度修正，极大提高了气体体积流量的计量精度。

具体实施方式

本发明所用的密度修正系数Kφ可从下列公式导出：

$K_M=\frac{\mathrm{Ma}}{\mathrm{Mw}}=\frac{\mathrm{Ma}}{(1-\mathrm{\φ}{P}_H/P_N)\mathrm{Ma}+\mathrm{\φ}{P}_H/P_N\mathrm{Mc}}$

$=\frac{\mathrm{Ma}}{\mathrm{Ma}-28.956\frac{{\mathrm{\φP}}_H}{P_N}+18.016\frac{{\mathrm{\φP}}_H}{P_N}}$

$=\frac{\mathrm{Ma}}{\mathrm{Ma}-10.940\frac{{\mathrm{\φP}}_H}{{\mathrm{\ΦP}}_N}}=\frac{1}{1-0.3778\frac{{\mathrm{\φP}}_H}{P_N}}$

式中：K_M：通过被标定流量计的湿度修正等数

      Ma：干空气的分子量Ma＝28.96Kg/Kmol

      Mc：水蒸汽的分子量Mc＝18.016Kg/Kmol

      Mw：水蒸汽和干空气的分子量

φ：相对湿度

P_H：在试验条件(温度下)饱和蒸汽压Kpa

P_N：在试验条件下大气压力Kpa

则通过音速喷嘴的湿度修正系数 $\mathrm{K\φ}=\frac{1}{K_M}=1-0.3778\frac{{\mathrm{\φP}}_H}{P_N}$

用上述公式的一种气体通过被校准流量计的湿度修正方法，增加了音速喷嘴的湿度修正，极大提高了气体体积流量的计量精度。未通过湿度修正的音速文丘里喷嘴的计量精度为0.5％左右，而用了本发明的湿度修正方法，使气体体积流量的计量精度获得提高。

例如：当温度T＝20℃；相对湿度φ＝0.75；在试验条件下大气压力P_N＝101.325Kpa；在试验室内温度条件下饱和蒸汽压

P_H＝2.3373Kpa；误差 $\mathrm{\σ}=\sqrt{1-0.3778\frac{0.75\×2.3373}{101.325}}=0.379\%,$ 即使音速文丘里喷嘴的计量精度提高0.379％，音速文丘里喷嘴的计量精度从0.5％提高到0.2％。

Claims (1)

1、一种气体通过被校准流量计的湿度修正方法，其特征在于，方法中所用的计算公式为：当通过标准器上质量流量θ_g0已知情况下，则通过被校准流量计的体积流量θ_v1等于

θ_v1＝θ_g0/ρ₁/h              (1)

式中ρ₁是通过被校准流量计的密度  kg/m³

当干空气时ρ₁计算按如下公式：

${\mathrm{\ρ}}_1=\frac{P_1}{P_0}\×\frac{T_0}{T_1}\×{\mathrm{\ρ}}_0----\left(2\right)$

式中ρ₁是通过被校准流量计的密度  kg/m³

湿空气时，需对密度系数ρ₁进行修正，引入修正系数

$\mathrm{K\φ}=1-0.3778\frac{\mathrm{\φ}{P}_H}{P_N},$

此时ρ₁为ρ_1C

${\mathrm{\ρ}}_{1C}=\frac{P_1}{P_0}\×\frac{T_0}{T_1}\×{\mathrm{\ρ}}_0\×\mathrm{K\φ}$

${\mathrm{\ρ}}_{1C}=\frac{P_1}{P_0}\×{\mathrm{\ρ}}_0\×(1-0.3778\×\frac{\mathrm{\φ}{P}_H}{P_N})----\left(3\right)$

式中P₁——气体通过被标定流量计前的压力 KPa

P₀——标准状态时压力P₀＝101.325        KPa

T₁——气体通过被标定流量计前绝对温度(°K)

T₀——标准状态时绝对温度T₀＝293.15(°K)

ρ₀——标准状态时干空气的密度ρ₀＝1.2048kg/m³

φ——试验室内相对湿度

P_H——试验内温度条件下饱和蒸汽压KPa

P_N——试验室内大气压力KPa。