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精信測器

 

5.3.3對液體熱脹冷縮引起的誤差進行補償

   絕大多數液體在常溫條件下都有熱脹冷縮的特性,這對于流量傳感器以速度式為測量元件的系統會產生明顯誤差,即流體在工作溫度條件下的總量盡管控制得很準,但換算到標準狀態得總量卻與預定值偏離很多。

  糾正此項誤差的方法是對流體溫度影響進行自動補償。最簡單的補償模型是如式(5.3)所示的一次函數式。

                                                     (5.3)

式中     k——溫度補償系數;

         ——一次溫度系數,℃-1;

          tf——流體工作狀態溫度,℃;

          td——流體設計狀態或參比狀態溫度℃。

        具體實施時,重要的是求取實際流體使用溫度范圍之內的密度隨溫度變化系數平均值 1。下面以常見流體酒精為例,說明 求取方法。

  表5.1所示是酒精、水混合物在不同酒精濃度條件下,密度與溫度的關系[3]。

表5.1     5~36℃酒精的密度/(kg/m3

溫度/℃

酒精含量/%

100

99

96

95

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

801.99

801.14

800.3

799.45

798.6

797.76

796.91

796.06

795.21

794.36

793.51

792.65

791.8

790.95

790.09

789.24

788.38

787.53

786.67

785.81

784.95

784.09

783.23

782.37

781.51

780.65

799.78

778.92

778.05

777.18

776.31

775.44

807.05

806.21

805.36

804.51

803.66

802.81

801.96

801.11

800.25

799.4

798.54

797.68

796.83

795.97

795.11

794.25

793.39

792.53

791.67

790.81

789.95

789.08

788.22

787.36

786.49

785.63

784.77

783.9

783.04

782.17

781.2

780.44

820.27

819.42

818.58

817.72

816.87

816.02

815.17

814.31

813.45

812.59

811.73

810.87

810.01

809.15

808.25

807.42

806.55

805.09

804.82

803.95

803.08

802.21

801.34

800.47

799.6

798.72

797.85

796.97

796.1

795.22

794.34

793.46

824.24

823.39

822.54

821.69

820.84

819.98

819.13

818.27

817.42

816.56

815.7

814.84

813.97

813.11

812.25

811.38

810.51

809.65

808.78

807.91

807.03

806.16

805.29

804.41

803.54

802.66

801.78

800.9

800.02

799.14

798.26

797.37

如果常用濃度為96%,溫度變化范圍為15~25℃,則兩個點溫度對應的密度分別為811.73kg/m3和803.08kg/m3,F在酒精密度-溫度坐標系中將這兩個點找出來,然后在其間用直線連接,按解析幾何的方法,則直線的斜率即為密度隨溫度變化的系數 。

   =-0.865kg/(m3·℃)

取td=15℃,td所對應的密度(參比密度) =811.73kg/m3,連同 數值一同經控制器面板上的操作鍵寫入儀表,則儀表運行后就會自動進行溫度補償。

   在流體溫度變化范圍不大,流體密度隨其溫度變化關系偏離線性不嚴重的情況下,采用一次函數補償引入的誤差并不大,但若溫度變化范圍較大,或流體溫度隨其溫度變化的關系偏離線較嚴重,就應考慮采用較完善的補償公式,如一般二次多次項式。對于渦輪流量計,補償公式為

                   (5.4)

   式中    ——一次溫度系數,10-2-1;

——二次溫度系數,10-6-1;

          、 ——分別為工作狀態和設計(或參比狀態)流體密度,kg/m3。

        的求取方法詳見本書第3章3.3.3節。

然后將 數值寫入流量定量控制儀的菜單中,儀表運行后,就會按式(5.4)自動進行溫度補償。

 

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