熱式質(zhì)量流量計在高純氣體流量測量中的應(yīng)用
作者:admin 發(fā)布日期:2022/3/30 關(guān)注次數(shù):
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熱式質(zhì)量流量計按檢測件的結(jié)構(gòu)分類,有熱分布型和基于金氏定律的浸入型。在管徑較大時,用的都是后者。熱式質(zhì)量流量計由于其工作原理和結(jié)構(gòu)的特點,準(zhǔn)確度常用引用誤差或者示值誤差與引用誤差相結(jié)合的方法來表示。
對于高純氫氣,其標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度是穩(wěn)定且已知的,所以用差壓式流量計測量其流量,能得到與測量氮氣和氧氣相同的準(zhǔn)確度。但是,用熱式質(zhì)量流量計測量氫氣流量時,出現(xiàn)另一個差異。即熱學(xué)特性的差異。
眾所周知,熱式質(zhì)量流量計在出廠前要經(jīng)過實流逐臺標(biāo)定,在送計量檢定機構(gòu)檢定時,也都要實流檢定。對于熱式質(zhì)量流量計來說,氣體的種類是多種多樣的,不可能為每一種氣體都建流量標(biāo)定裝置。為了解決該問題,一般采用替代法標(biāo)定、檢定。
GB/T20727-2006《封閉管道中流體流量測量熱式質(zhì)量流量計》/ISO14511:2001規(guī)定,熱式氣體質(zhì)量流量計可使用和(或)類似于待測過程氣體的替代氣體校準(zhǔn)熱式質(zhì)量流量計。然后用K系數(shù)進行修正或數(shù)值計算,轉(zhuǎn)換成待測過程氣體和(或)使用工況下的條件。文獻中認(rèn)為,可直接用空氣標(biāo)定,然后用K系數(shù)修正。實驗證明,不確定度大約增加2%。文獻給出的幾種氣體的轉(zhuǎn)換系數(shù)見表1所列。某制造廠提供的熱式質(zhì)量流量計換算系數(shù)見表2所列。該表格的蕞后一行特別強調(diào):不同資料來源, 數(shù)據(jù)會有差異。
采用該方法校準(zhǔn)流量計其實是不得已而為之。氮氣和氧氣的熱學(xué)特性與空氣差異較小,因為空氣的主要成份就是氮氣和氧氣,故采用換算方法引入的附加誤差理應(yīng)較小。但是氫氣與空氣相比差異就大了,氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的7倍,氫氣的密度只有空氣的7.1%,摩爾定壓比熱容cp更是相差了13倍。這些差異都會給換算帶來較大的誤差。除此之外,流體的溫度和壓力也會給投入運行的熱式質(zhì)量流量計的零點和量程帶來附加誤差。
根據(jù)相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn),需要在實際工作溫度、壓力條件下,用實際測量的氣體,進行零點調(diào)整。關(guān)于溫度、壓力對量程的影響,GB/T20727-2006規(guī)定,有標(biāo)準(zhǔn)表提供工況條件下的參比測量值,才能進行比對,然后進行調(diào)整。而要找符合要求的標(biāo)準(zhǔn)表,往往是困難的。上述影響都會為熱式質(zhì)量流量計帶來較大的誤差。
對于高純氫氣,其標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度是穩(wěn)定且已知的,所以用差壓式流量計測量其流量,能得到與測量氮氣和氧氣相同的準(zhǔn)確度。但是,用熱式質(zhì)量流量計測量氫氣流量時,出現(xiàn)另一個差異。即熱學(xué)特性的差異。
眾所周知,熱式質(zhì)量流量計在出廠前要經(jīng)過實流逐臺標(biāo)定,在送計量檢定機構(gòu)檢定時,也都要實流檢定。對于熱式質(zhì)量流量計來說,氣體的種類是多種多樣的,不可能為每一種氣體都建流量標(biāo)定裝置。為了解決該問題,一般采用替代法標(biāo)定、檢定。
采用該方法校準(zhǔn)流量計其實是不得已而為之。氮氣和氧氣的熱學(xué)特性與空氣差異較小,因為空氣的主要成份就是氮氣和氧氣,故采用換算方法引入的附加誤差理應(yīng)較小。但是氫氣與空氣相比差異就大了,氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的7倍,氫氣的密度只有空氣的7.1%,摩爾定壓比熱容cp更是相差了13倍。這些差異都會給換算帶來較大的誤差。除此之外,流體的溫度和壓力也會給投入運行的熱式質(zhì)量流量計的零點和量程帶來附加誤差。
根據(jù)相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn),需要在實際工作溫度、壓力條件下,用實際測量的氣體,進行零點調(diào)整。關(guān)于溫度、壓力對量程的影響,GB/T20727-2006規(guī)定,有標(biāo)準(zhǔn)表提供工況條件下的參比測量值,才能進行比對,然后進行調(diào)整。而要找符合要求的標(biāo)準(zhǔn)表,往往是困難的。上述影響都會為熱式質(zhì)量流量計帶來較大的誤差。
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