標(biāo)況流量和工況流量之間的關(guān)系
標(biāo)況和工況的區(qū)別
工況:實(shí)際工作狀態(tài)下的流量,單位:m3/h
標(biāo)況:溫度20℃、一個(gè)大氣壓(101.325kPa)下的流量,單位:Nm3/h
注意:通常所指的標(biāo)況是溫度為0℃(273.15開爾文)和壓強(qiáng)為101.325千帕(1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,760毫米汞柱)的情況,區(qū)別于我國(guó)工業(yè)氣體標(biāo)況的規(guī)定。
兩種狀態(tài)下的單位都是一樣的,只是對(duì)應(yīng)的流量不同而已。另外不同國(guó)家所指的標(biāo)態(tài)也不一樣。
計(jì)算方程
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程
其方程為pV=nRT。
這個(gè)方程有4個(gè)變量:p是指理想氣體的壓強(qiáng),V為理想氣體的體積,n表示氣體物質(zhì)的量,而T則表示理想氣體的熱力學(xué)溫度;還有一個(gè)常量:R為理想氣體常數(shù)。
PV/T=nR為常數(shù),
所以P1×V1/T1=P2×V2/T2
設(shè)標(biāo)況下體積流量為V0,
溫度T0=273+20=293k,壓力P0=101.325Kpa=0.101325Mpa,
工況下體積流量為V,溫度T(攝氏度),壓力P(表壓力,Mpa),
忽略壓縮因子的變化有V*(P+0.101325)/(T+273)=V0*P0/T0
注意:一般天然氣都是中低壓輸送,低壓入戶,都是帶有壓力的,屬于工況。
天然氣的計(jì)量按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(嚴(yán)格的說是準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),我們叫它常態(tài))來計(jì)量的,一般貿(mào)易計(jì)量按20℃,1個(gè)大氣壓力(0.1013MPa)狀態(tài)下的體積計(jì)量,比標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積稍大一些,對(duì)賣方有利(因?yàn)楸緛硎浅艘?73,按照20℃的話就是乘以273+20,所以變大了)。
在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是0℃,1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力。
對(duì)于氣體來說不同的壓力,其體積會(huì)差很大(氣體很易壓縮),當(dāng)然體積流量會(huì)差很大,同徑條件下不同工況下的流速自然也會(huì)差很大,比方同直徑蒸汽管線對(duì)于10bar和3.5bar時(shí)最大流量是不同的。
工藝計(jì)算時(shí)用工況或用標(biāo)況取決于你查的圖表、用的常數(shù),兩種狀態(tài)的計(jì)算都是可能出現(xiàn)的。
比方在定義壓縮機(jī)參數(shù)時(shí),我們常用標(biāo)況下的參數(shù)來給廠家提條件,同時(shí)我們也提供溫度大氣壓力等參數(shù)供做工況下的校正,這么做的好處是我們可以用同一個(gè)狀態(tài)來表明參數(shù),就如同泵的性能曲線都是用清水來說的,沒人會(huì)說汽油的性能曲線是什么,原油的性能曲線又是什么。
在很多計(jì)算中用的都是工況,比方計(jì)算流速時(shí)。
氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)
氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)分三種:
1、1954年第十屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)(CGPM)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是:溫度273.15K(0℃),壓力101.325KPa。世界各國(guó)科技領(lǐng)域廣泛采用這一標(biāo)態(tài)。
2、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以溫度288.15K(15℃),壓力101.325KPa作為計(jì)量氣體體積流量的標(biāo)態(tài)。
3、我國(guó)《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)算方法》規(guī)定以溫度293.15K(20℃),壓力101.325KPa作為計(jì)量氣體體積流量的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。
天然氣標(biāo)況體積換算公式和普通氣體的不一樣,必須符合中國(guó)石油天然氣總公司發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)。
氣體的氣態(tài)方程式:
Qn=Zn/Zg*(Pg+Pa)/Pn*Tn/Tg*Qg
式中:
Qn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量(Nm3/h)
Zn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓縮系數(shù)
Zg——工作狀態(tài)下的壓縮系數(shù)
Pg——表壓(KPa)
Pa——當(dāng)?shù)卮髿鈮海↘Pa)
Pg+Pa——工況下的絕對(duì)壓力
Pn——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325KPa)
Tn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(天然氣國(guó)標(biāo)20℃)的絕對(duì)溫度(293.15K)
Tg——介質(zhì)的絕對(duì)溫度(273.15+t)K
t——被測(cè)介質(zhì)的攝氏溫度(℃)
Qg——未經(jīng)修正的體積流量(m3/h)
注:帶n的是標(biāo)況參數(shù),帶g的是工況參數(shù)。
標(biāo)況與工況之間的換算實(shí)例
通常我們所說的流量為了便于統(tǒng)一的單位,都是述說的標(biāo)況狀態(tài)的流量;而工廠運(yùn)行記錄的實(shí)際流量基本都是工況狀態(tài)下的流量。
1.標(biāo)況流量到工況流量換算的實(shí)例:
Q
空壓機(jī)額定產(chǎn)氣量2立方/分鐘,管道壓力8公斤,實(shí)際管道的工況流量是多少?
A
粗略計(jì)算,假設(shè)壓縮空氣溫度20度。
工況流量=2/(0.8+0.101325)*0.101325
=0.2248立方/分鐘
式中:0.101325是大氣的絕對(duì)壓力;0.8為管道壓力,單位是MPa。
2.工況流量到標(biāo)況流量換算的實(shí)例:
Q
氧氣管道壓力12公斤,工況流量10立方/小時(shí),標(biāo)況流量是多少?
A
假設(shè)溫度為20度,不參與運(yùn)算。
標(biāo)況流量=10/0.101325*(1.2+0.101325)
=128.43立方/小時(shí)
式中:0.101325是大氣的絕對(duì)壓力;1.2為管道壓力,單位是MPa。
流量計(jì)選型計(jì)算實(shí)例
已知某一供氣管線的實(shí)際工作壓力為(表壓)0.8MPa~1.2MPa,介質(zhì)溫度范圍為-5℃~40℃,供氣量為3000~10000Nm3/h(標(biāo)況流量),在不考慮天然氣組分情況下,要求確定流量計(jì)的規(guī)格型號(hào)。
答:根據(jù)氣態(tài)方程先將標(biāo)況流量換算成工況流量,然后再選擇合適的口徑。
氣體方程式如下:
Qb=Q×PTb/PbT×Zb/Zg=QCF2
式中:C為換算系數(shù);F為氣體壓縮因子
計(jì)算:
①當(dāng)介質(zhì)壓力最低,溫度最高時(shí),應(yīng)具有最大標(biāo)況體積流量,
即Qb=Q×PTb/PbT×Zb/Zg=QCF2=1200.87m3/h
②當(dāng)介質(zhì)壓力最高,溫度最低時(shí),應(yīng)具有最小標(biāo)況體積流量,
即Qmin=213.51m3/h
從以上計(jì)算結(jié)果得知,要選擇的流量計(jì)其工況流量范圍為(214-1200)m3/h。
根據(jù)計(jì)算的流量范圍,選擇滿足工況要求的流量計(jì)。