水蒸氣顧名思義是氣相，但在一定條件下會(huì)變成液相；飽和水蒸氣中的水滴本是液相，但在一定條件會(huì)被蒸發(fā)變成氣相。這是蒸汽質(zhì)量流量測(cè)量中常常碰到的汽水相變。

    在小口徑飽和蒸汽流量計(jì)中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是蒸汽密度的求取，蒸汽相變發(fā)生后，就使得通常由蒸汽溫度壓力求取其密度的關(guān)系發(fā)生變化，因此必須認(rèn)真對(duì)待。

    （1）氣相變液相  過(guò)熱蒸汽在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離輸送后，往往會(huì)因?yàn)闊崃繐p失、溫度降低，使其從過(guò)熱狀態(tài)進(jìn)人飽和狀態(tài)，甚至部分蒸汽冷凝出現(xiàn)相變而變成水滴。這些水滴對(duì)流量測(cè)量結(jié)果究竟有多大影響，下面舉例說(shuō)明。

有一常用壓力為1.0MPa的過(guò)熱蒸汽，其流量為qm，假設(shè)經(jīng)長(zhǎng)距離輸送后有10%qm冷凝成水滴，令其為qm1，而保持氣態(tài)的部分為qms，從定義知，此時(shí)濕蒸汽的干度為

    由于采用擬壓補(bǔ)償，所以按照臨界飽和狀態(tài)查表，得到此時(shí)的蒸汽（干部分）密度為ρs=5.6808kg/m3，查水密度表知此時(shí)水滴的密度為ρL=882.47kg/m3，顯然水滴與蒸汽干部分的體積流量為

                                  qv1=qml/ρ1

                                  qvs=qms/ρ1

式中   qv1——水滴的體積流量，m3/s；

       qvs——蒸汽干部分的體積流量，m3/s。

由定義知，蒸汽干部分體積流量占濕蒸汽總體積流量qv之比Rv為

    在該例中，Rv=99.93%，由此可見(jiàn)，在濕蒸汽中，水滴所占的體積比可忽略不計(jì)。

    ①選用小口徑飽和蒸汽流量計(jì)時(shí)濕度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。渦街流量計(jì)的輸出僅與流過(guò)測(cè)量管的流體流速成正比，在測(cè)量濕飽和蒸汽時(shí)，水滴對(duì)渦街流量計(jì)輸出的影響可忽略，故可認(rèn)為的輸出*是由濕蒸汽的干部分所引起。而干部分的密度，無(wú)論是壓力補(bǔ)償或溫度補(bǔ)償，都可較精確地查出。

    的結(jié)果往往作為供需雙方經(jīng)濟(jì)結(jié)算的依據(jù)，如果雙方約定按蒸汽干部分結(jié)算費(fèi)用，冷凝水不收費(fèi)，則在本例中相變對(duì)測(cè)量的影響微不足道，可以忽略。如果冷凝水也按照蒸汽一樣收費(fèi)，則的計(jì)量結(jié)果偏低值為1-X。

    ②選用孔板流量計(jì)時(shí)濕度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。從GB/T 2624-2006標(biāo)準(zhǔn)知[1]，孔板流量計(jì)測(cè)量蒸汽質(zhì)量流量時(shí)有式（3.1）。

    當(dāng)過(guò)熱蒸汽熱量損失而脫離過(guò)熱狀態(tài)后，只可能出現(xiàn)兩種情況。一種是進(jìn)入臨界飽和狀態(tài)，另一種是進(jìn)入過(guò)飽和狀態(tài)。如果進(jìn)入臨界飽和狀態(tài)，從理論上講，流量計(jì)不會(huì)因此而增大誤差，因?yàn)樵谑剑?.1）中，根據(jù)蒸汽壓力查出的ρ1與實(shí)際密度是相符的。如果進(jìn)人過(guò)飽和狀態(tài)，情況就復(fù)雜了。

    一般認(rèn)為，蒸汽干度較高（X≥95%）時(shí)流體表現(xiàn)為均相流動(dòng)。溫壓補(bǔ)償可按通常方法進(jìn)行；但出現(xiàn)一定誤差。在式（3.1）中，ρ1是實(shí)際流體濕飽和蒸汽的密度，其值比臨界飽和狀態(tài)的大，而且干度越低密度越大。而人們根據(jù)壓力查出的是臨界飽和狀態(tài)的密度，比實(shí)際密度小，所以質(zhì)量流量計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)負(fù)誤差。在濕度不進(jìn)行測(cè)量的情況下，X是未知數(shù)，因此，測(cè)量結(jié)果偏低多少是個(gè)未知數(shù)。

    在蒸汽干度較低（X≤95%）時(shí)，管道中的流體出現(xiàn)分層流動(dòng)，產(chǎn)生誤差更大。

    （2）濕飽和蒸汽變成過(guò)熱蒸汽濕飽和蒸汽變成過(guò)熱蒸汽，一般發(fā)生在濕飽和蒸汽突然較大幅度減壓，流體出現(xiàn)絕熱膨脹時(shí)。

    ①相變過(guò)程。濕飽和蒸汽中的蒸汽和水滴，處于氣液相平衡狀態(tài)，在壓力突然降低而低于平衡壓力時(shí)，水滴部分蒸發(fā)，同時(shí)從液相和氣相中吸收汽化熱，使氣液相溫度降低。如果溫度降低得不多或蒸發(fā)前濕度較高，都會(huì)使溫度迅速降低到與新的壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，建立新的平衡。這時(shí)蒸汽仍為濕飽和蒸汽。如果壓力降低得很多或蒸發(fā)前濕度較低，則因水滴蒸發(fā)而使溫度降低后仍高于新的壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，則蒸汽變?yōu)檫^(guò)熱狀態(tài)[5]。

    ②蒸發(fā)對(duì)流量測(cè)量的影響

    a.上述蒸發(fā)發(fā)生后得到的兩種結(jié)果，前一種對(duì)補(bǔ)償無(wú)影響，僅僅是蒸汽中的干部分增加，干度相應(yīng)增大。

    b.如果蒸發(fā)發(fā)生后，蒸汽變?yōu)檫^(guò)熱狀態(tài)，而流量計(jì)又恰巧安裝在減壓之后的管道上。這時(shí)對(duì)流量計(jì)的影響分以下三種情況。

    設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮到蒸汽變?yōu)檫^(guò)熱狀態(tài)，或處于何種狀態(tài)難以確定，或有時(shí)是過(guò)熱狀態(tài)有時(shí)是飽和狀態(tài)，所以采用溫壓補(bǔ)償，則上述相變對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)影響。

    設(shè)計(jì)時(shí)按飽和蒸汽考慮，而且采用壓力補(bǔ)償，則上述相變將帶來(lái)較小的誤差，即過(guò)熱蒸汽溫度同飽和溫度之差所對(duì)應(yīng)的密度差造成的補(bǔ)償誤差。

設(shè)計(jì)時(shí)按飽和蒸汽考慮，但采用溫度補(bǔ)償，則將過(guò)熱蒸汽溫度當(dāng)作飽和溫度去查密度偏表。一般會(huì)引起較大的誤差。

    ③舉例。有一化工廠[14]，鍋爐房供飽和蒸汽，并根據(jù)各用戶中蒸汽壓力要求值高的—個(gè)決定鍋爐供汽壓力為1.0MPa，多數(shù)用戶在蒸汽總管進(jìn)裝置時(shí)先經(jīng)減壓閥減壓?，F(xiàn)從圖3.13所示的一個(gè)實(shí)例著手進(jìn)行分析。

用作進(jìn)入裝置蒸汽計(jì)量的安裝在減壓（穩(wěn)壓）閥之后。原設(shè)計(jì)按飽和蒸汽考慮，采用溫度補(bǔ)償。經(jīng)減壓，蒸汽總管帶人的水滴蒸發(fā)完后汽溫仍高于飽和溫度，呈過(guò)熱狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)如圖所示。這時(shí)流量二次表按照所測(cè)量到的溫度t2=162.4℃查飽和蒸汽密度表，得ρ2=3.4528kg/m3，而按照t2和p2兩個(gè)測(cè)量值查過(guò)熱蒸汽密度表，得密度ρ'2=2.6897kg/m3，所以質(zhì)量流量計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)28.37%的誤差，即

在本例中，如果采用壓力補(bǔ)償，則根據(jù)p2=0.42MPa的信號(hào)查飽和蒸汽密度表，應(yīng)得到ρ2”=2.7761kg/m3，則補(bǔ)償誤差為

    ④解決辦法

    a.將總安裝在減壓閥之前。由于上述蒸汽未經(jīng)減壓時(shí)，確屬飽和蒸汽，所以，將流量計(jì)安裝在減壓閥之前，按飽和蒸汽補(bǔ)償方法處理，可保證測(cè)量精確度。

    b.如果流量計(jì)只能安裝在減壓閥后面，則可增裝一臺(tái)壓力變送器，進(jìn)行溫壓補(bǔ)償。

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