Методы и средства измерения расхода и количества вещества

3. Методы и средства измерения расхода и количества вещества

3.1. Общие сведения

Одним из важнейших параметров технологических процессов является расход и количество протекающих по трубопроводам веществ. Измерение количества и расхода вещества необходимо для контроля результатов производства (товароучетные операции) и для управления технологическим процессом.

Многообразие измеряемых сред с различными физико-химическими свойствами, а также различные требования к метрологическим характеристикам и надежности средств измерения расхода привели к созданию приборов, основанных на различных принципах и методах измерения.

Количество вещества определяют его массой или объемом и измеряют соответственно в единицах массы (кг, т) или в единицах объема (м³, л). Количество вещества в единицах объема, измеренное за выбранный промежуток времени и прошедшее через данное сечение канала (трубопровода), измеряется счетчиками и определяется по разности показаний счетчика за этот промежуток времени ():

,                                                                   (3.1.)

где  – постоянная счетчика, определяющая количество вещества, приходящегося на единицу показателя счетчика;

N₁ и N₂ – показатели счетчика, измеренные в моменты времени t₁ и t₂.

Расходом вещества называют количество вещества, протекающее через данное сечение канала (трубопровода) в единицу времени.

Различают объемный расход, измеряемый в м³/с, м³/ч, л/мин и т.д., и массовый расход, измеряемый в кг/с, кг/ч, т/ч и так далее.

При переходе от объемных единиц к массовым необходимо учитывать температуру измеряемой среды. Так зависимость плотности жидкостей от температуры выражается формулой:

,                                                                    (3.2.)

где r₂₀ – плотность жидкости при температуре 20⁰С;

b - температурный коэффициент объемного расширения жидкости [1/⁰С];

t – температура жидкости [⁰С].

Расход и количество газа определяют исключительно объемным методом. При этом для возможности сравнения результатов измерений, объем газа приводится к нормальным условиям:

-  температура 200⁰С (293,15 К);

-  давление 101325 Па (760 мм. рт. ст.);

-  относительная влажность j = 0.

Для пересчета объема сухого газа к объему Vн в указанных условиях пользуются формулой:

,                                                                       (3.3.)

где Р - абсолютное давление газа в рабочем состоянии;

Рн – давление газа при нормальных условиях;

Т – абсолютная температура газа в рабочем состоянии;

Тн = 293,25 К – абсолютная температура, соответствующая состоянию газа при нормальных условиях;

К – коэффициент, учитывающий отклонение реального газа от идеального, коэффициент сжимаемости.

При переходе от объемных единиц к массовым, необходимо привести к нормальным условиям плотность газа:

,                                                                     (3.4.)

где r_р – плотность сухого газа в рабочем состоянии при данных значениях давления Р и температуры Т.

Плотность газовой смеси определяется исходя из ее состава при нормальных условиях:

,                                            (3.5.)

где V₁, V₂, …, V_n – объемное содержание компонентов в газовой смеси, [%],

r_н1, r_н2, …, r_нn – плотность отдельных компонентов газовой смеси при нормальных условиях.

Плотность влажного газа в рабочем состоянии определяется по формуле:

,                                              (3.6.)

,                                                      (3.7.)

где r_B2 – плотность влажного газа при давлении Рн, температуре