作为热源的蒸汽更关注质量流量而不是体积流量,由于蒸汽的可压缩性,决定了它的流量测量比液体复杂,仪表的输出信号除了与输入信号有关,还与蒸汽密度有关,而蒸汽的密度又是温度和压力的函数。所以,蒸汽的流量测量普遍存在温压补偿问题。
大部分气体,可近似地视为理想气体,其密度可用经过补正的理想气体状态方程来表示。理想气体压力随温度变化是指的在压力很低并且气体分子极性很弱情况下,而饱和蒸汽压随温度的变化规律已经不适用,水分子是极性很强的分子并且蒸汽压力与温度的关系随温度的不同而变化。
饱和蒸汽的温度与压力之间有着严格的一一对应关系。饱和蒸汽密度可以是其温度或者压力的单一函数。过热蒸汽的密度是其温度和压力的综合函数。水蒸汽的性质与理想气体大不相同,应视为实际气体。水蒸汽的物理性质较理想气体要复杂的多,因此其密度不能用简单的数学公式加以描述。
另外湿饱和蒸汽中含有饱和水是两相流,要准确测量蒸汽流量还必须知道干度。在作为加热源使用时,只需要知道湿饱和蒸汽的干部,也就是说只需要知道饱和蒸汽的密度就可以了。冷凝水不影响加热量只影响实际蒸汽的质量流量。
对过热蒸汽而言大多采用查表确定密度,其密度表主要有两个:
国际公式化委员会IFC制定的“工业用1967年IFC公式”;
水和水蒸汽性质国际联合会(IAPWS)制定的IAPWS-IF97公式。
IAPWS-IF97的适用范围更广,而且精度更高。
这两个公式的计算都比较复杂一般使用者不可能直接把它用到现场仪表中。就是根据该公式计算结果编制的蒸汽密度表,内容也很庞大,在现场仪表中也不可能全部存入。比较可行的办法就是以蒸汽密度表为基础,根据仪表的有限的工作范围,把密度与压力、温度之间的函数关系,拟合成计算公式,满足现场流量测量的需要。
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