实际气体的流量补偿.pdf

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1、第50卷第2期石油化工自动化Vo1．5O，No．22014年4月AUTOMAT10NINPETR0一CHEMICALINDUS汀RYApril，2014实际气体的流量补偿缪玲梅，李珍华(华东理工大学工程设计研究院，上海200237)摘要：对实际气体的流量测量，通常仅考虑温度和压力补偿，忽视了压缩因子的影响，易造成测量误差。采用李一凯斯勒方程计算实际气体的压缩因子，并用PLC实现有关计算，解决了实际气体的密度补偿和流量精确测量的问题。关键词：可编程控制器压缩因子实际气体李～凯斯勒方程中图分类号：TH137文献标志码：B文章编号：1007—7324(2014)02—

2、0065—03在工程应用中对实际气体的流量补偿往往仅Z—z‘。’+(z‘一z‘。)(3)用温度和压力补偿，对实际气体流量进行修正。由于实际气体与理想气体的偏差，仅用温度、压力补式中：c一偏心因子；上标(0)——简单流体(例如偿会造成实际气体流量计量的偏差。李一凯斯勒甲烷、氩和氪)；上标(r)——参考流体(正辛烷)。参(Lee-Kesler)方程是对应状态法中计算压缩因子考流体正辛烷的偏心因子60。===o．3978，并用表格最好的方法。但因查表使精度下降，且计算方法困形式提供对比温度在0．344．O，对比压力在0．01～难。因此，目前对实际气体仍未采用压缩因子补

3、1O．0O时与压缩因子和热力学性能之间的关系。偿。文中介绍用PLC功能块图中的反馈变量作为迭代变量，实现压缩因子计算，解决了实际气体流量的压缩因子补偿问题。1理想气体的温压补偿厂根据理想气体定律：一K^』当被测理想气体温度和压力波动时，为获得质量流量，可采用下列数学模型计算差压△。图1气体压缩因子(Z)与对比温度(T)、(1+101．32)(z+273．15)，、△．n一△．而对比压力()的关系示意式中：下标1——工作状态；下标标准状态；如果，令Z一“(z“-Z∞’)，上标(1)表示声——表压；——摄氏温度。被测流体，则可得：Z—Z∞+a,Zn。2实际气体的压缩

4、因子Z∞和Zn可根据维里方程确定。即：由于实际气体不是理想气体，因此，用压缩因PrYr子Z描述其与理想气体之间的偏离程度。即：—T-1-+-++’+’pMpV，0、7厶——／pRTnRT亍c4p(．㈣实际气体因存在分子间的引力及分子具有一b2b3b定体积，因此，具有可压缩性。在对比状态下气体B—b．一_二一一—t_压缩因子与对比参数的关系如图1所示。由于物质在临界状态时具有相似性，因此，可用临界性质作为对比基础的状态方程。稿件收到日期：2o13—08—09，修改稿收到日期：2o14—02—18。1975年，李(LeeBI)和凯斯勒(KeslerMG)作者简介：缪

5、玲梅(1966)，女，1987年毕业于华东理工大学生产改进皮策(Pitzer)的研究结果，采用下列Lee-过程自动化专业，现工作于华东理工大学工程设计研究院，研究方Kesler(李一凯斯勒)方程，将压缩因子表示为向为过程测量和控制，任高级工程师。石油化工自动化第5O卷c～一C2+C3界温度、临界压力和偏心因子的数据。表1Lee—Kesler方程中的常数d，D—dl+式中：B，C，D一一第一、第二和第三维里系数，其他常数是级数展开的系数，见表1所列。Lee~Kesler方程的实用性评价很高，在众多状态方程中，是目前公认较好的估算方程，它适用于气相和液相，在工程计算

6、中常常被使用。类似研究被用于表达其他衍生热力学函数，例如，逸度(厂)、焓(H—H。)和熵(S—S。)、来自理想气体状态的等容(c)和等压(Cp—)比热容量等。根据维里方程可确定简单流体和参考流体在对比温度和对比压力下的(一0，1)。再根据被测流体的CO可计算Z。表2是常见实际气体的临表2常见实际气体的临界参数和偏心因子数据为实现压缩因子的计算，采用PLC编程语言在0．01～1O．00时的压缩因子数据，因此，查表在编写计算的功能块V_cal，如图2所示。其输入离线计算时是合适的选择。但由于查表时这些数变量是P和t，输出变量中，zr即公式中的，据是实数数据，因此，计

7、算机实施时，数据占用的内rzr即公式中的。程序调用减法SUB和除法存较大，加上采用双线性内插计算公式计算，有一DIV函数，输出变量z1即公式中的Z’。图中的定误差。因此，经比较，笔者认为采用上述第一种0．6336是偏心因子，Z是最终计算的压缩因子。计算方法可在PLC直接实施，是解决实际气体流某乙醇蒸汽的温度和压力：P一689．01kPa，量密度补偿的有效手段。T一427．2K。根据表2，P一6384kPa，Tc一516．25K，运算结果：Z’一9．3356729E一001；V7Z【一一4．2348217E一002。因此，压缩因子是．1578755E十00¨0O9

8、0．90673548，图