压缩机排气量测量

,Xian Jiaotong University,Xian Jiaotong University,Xian Jiaotong University,流量的测量,流量计有许多分类方法,质量流量计与体积流量计,容积式、速度式、动量式和质量式流量计,直接测量式与间接测量流量计,标准节流装置的流量公式,a,）,流量的基本方程式,不可压缩流体流量方程式,选取两个截面,和,相应的压力分别为 、 流速,流束的截面为,D,，密度分别为,孔板的开孔直径为,列出伯努力方程,若令,对于不可压缩流体,联立上述两个方程有,实际流量测量中，所测的压差,( ),是按一定的取压方式在管壁处取得的，这样与理论上的压差值,( ),有一定的差别，引入一个取压系数 进行修正，它们之间的关系为,若令,流量系数,可压缩流体的流量方程式,可压缩流体流经节流元件时，由于压力的变化，其密度随之发生变化。,因气体的膨胀过程极为迅速，故可以认为是绝热的,在截面,和截面,-,积分,根据连续性方程,节流装置开孔面积,按照不可缩流体相同的理由，引进修正系数 后，并考虑到,则得可压缩流体的流量基本方程式,为了应用的方便将上式右边同时乘和除下列各式,得可压缩流体流量的基本方程式为,流量系数,气体膨胀系数,流体收缩系数,截面,I,的流体密度,若被测介质是不可压缩的,流量的基本方程式,同一个流量系数,既可用于不可压缩流体，也可用于可压缩流体,对于孔板，气体膨胀系数则由实验确定,应用下式导出压缩机行业对于空气压缩机排气量测量中所采用的排气量计算公式,C,为喷嘴系数,利用泰勒二项式展开，并略去高次项,压缩机排气量是指吸气状态下的容积流量,(,米,3,分,),吸气状态下的空气密度,测量空气压缩机排气量时，由于空气流出喷嘴后就直接排入大气，故喷嘴后的压力,P,2,可以认为等于大气的压力,P,0,（米,2,）,公式的使用条件,1,、适合于空气；,2,、适合于喷嘴；,3,、为近似公式。,其误差大小与喷嘴前后的差压值有关，当,H=1000,毫米水柱时，误差,0.35%,，,H=250,毫米水柱时，为,1%,流量基本方程式分析,流量系数,流束收缩系数 决定于摩擦力和惯性力。这两个力对流束的收缩起着相反的作用。由流体力学可知，雷诺数,Re,D,的物理意义是惯性力与摩力的比值。当,Re,D,增加时，流束的收缩将变大。实践证明，当,Re,D,增加到某一定值时，如,Re,D,再继续增加，流束将不再收缩。这时对于标难孔扳 对于标准喷嘴和文丘利管,修正系数 与取压点的位置、流动损失和流速沿截面分布的不均匀性等有关，而流动损失和流速沿截面分布的不均匀性、,Re,D,数、管道的粗糙度、,m,值有关,从以上分析可知， 值与下列因素有关：节流装置型式、取压方式、,Re,D,、,m,以及管道的粗糙度等。当节流装置型式和取压方式一定时。 值就只决定于,Re,D,、,m,和管道的粗糙度。显然只有当 值为定值时，压差和流量之间才有单值的函数关系,标准孔板,标准喷嘴,在工业测量的条件下，当,Re,D,Re,k,时，标准孔板的实际流量系数,其他标准节流装置的实际流量系数,粗糙度校正系数,边缘不尖锐校正系数,各种标准节流装置的流量系数还可以,使用近似公式计算。,对于标准孔板与喷嘴，管道粗糙度校正系数,r,Re,值,当,D300mm,时，,流量,密度,工作状态下流体的动力粘度,被测介质的密度 计算,在计算被测工作介质的密度时，应采用工作状态下节流装置前面的数值。工作状态下的压力和温度，是通过靠近孔板前面的压力计和温度计测得的。使用压力计和温度计时，必须保证不致引起流束的扰动,其它状态下气体的密度可通过下面公式计算获得,干燥气体的密度,湿气体的密度,混合气体的密度,小流量测量误差,忽略 、 、 的影响,差压计的基本误差为,1.5%,，流量,测量的误差为,0.75%,当实际流量等于最大流量的,1/4,时,当考虑到基本误差,流量测量的基本误差为,12%,，因此流量测量在流量计标尺上限,30%,以下是测不准的。,标准的节流装置,标准的节流装置是标准的节流元件、标准的取压方式和标准的管道条件统称,取压方式,直径比,角接取压标准孔板,角接取压标准喷嘴,法兰取压标准孔板,流体条件和管道条件,标准节流装置只适用于圆管流，而且要求充满,管道和连续地流经管道，流体应是均匀单相，并且在流经节流装置时，流体不发生相变，同时流量随时间的变化应是缓慢的。流体在流经节流件前，其流束必须与管道轴线平行，不得有旋转流，并且在节流前,lD,处管道截面上，必须形成紊流速度分布；被测流体对管径而言的雷诺数,R,eD,，必须与实验方法测定的流量系数 时的雷诺数,R,eD,相等。,容积式空气压缩机排气量测量方法,容积式空气压缩机排气量，是指压缩机在其额定转速下每分钟所排出的气体量，通常须换算到吸入状态下,(,吸入压力、吸气温度,),的体积流量，以,m,3,min,来表示。按照国家标准,GB3853-83,规定，容积式空气压缩机排气量应采用喷嘴法或精度不低于喷嘴法的其它方法测量，若精度要求较低，亦可采用充罐法测量。,用喷嘴法测量压缩机排气量,压缩机排气量系统主要由喷嘴装置、低压箱及测量仪表组成。,排气量计算公式,喷嘴系数,c,喷嘴系数,c,是由实验确定的一个量，它实际上包括了流量系数 以及气体膨胀修正系数,，它与雷诺数,R,eD,、喷嘴直径,d,，喷嘴前后压力差,H,，喷嘴前气体温度,T,1,以及取压位置等因素有关。喷嘴系数,C,按图,4ll,与表,49,选择。,M,3,/min,排气量修正,(1,）有冷凝水排出时的修正,压缩机在排气量测定过程中，有冷凝水排出时，须用下式对所计算出的排气量进行修正，此修正值一般小于总排量的,1,。,(2),转速修正后的排气量,当压缩机转速,n,与规定的转速,n,不同时，按下式进行修正,用充罐法测量压缩机排气量,排气量计算,1,未进行冷凝水和转速修正的排气量,设充气前储气罐,6,内的气体质量为,M,l,，由气体状态方程得到,M,1,的表达式为,充气前,充气后,在单位时间,t,充入到储气罐的气体量,换算到压缩机吸气状态下的容积流量,误差分析：,1,、储气罐容积的误差；,2,、温度造成的误差,2,排气量的修正（方法同前）,标准节流装置的设计计算,标准节流装置的设计计算任务一般为：选择节流装置的类型、选择差压计差压上限和差压计类型、计算节流元件的开孔直径、节流装置上的压力损失和流量测量误差等。,根据现场所提出的任务，一般可归结为下列两类命题：,一、流量的计算,已知管道的内径,D,，节流装置的型式及开孔直径,d,，压力差 和被测介质的各有关参数等，要求计算出被测介质的流量。,解决这类问题，只要能够定出流量系数 和膨胀修正系数,，就可利用流量的基本计算公式求出。,1,气体膨胀修正系数 的确定,2,流量系数 的确定,流量系放,只能采用逐步逼近的方法求取。,(5),当 这时所对应的,然后再考虑管道的粗糙度修正,二、节流装置的选择及计算,己知管径,D,，被测介质的各有关参数以及被测流量的范围，要求选择合适的节流装置形式，确定合适的差压上限及开孔直径。这类问题相对较为复杂。,p72,