氣體的密度
氣體的密度可由氣體狀態(tài)方程中壓力、溫度與比體積(密度的倒數(shù))的關(guān)系給出。
干氣體的密度在常溫常壓下可以用理想氣體定律求出。在高壓、低溫時實際氣體不能采用理想氣體定律計算,通常在計算式中增加一個理想氣體定律偏差校正系數(shù)——氣體壓縮系數(shù)予以修正。有些氣體與水蒸氣混合為濕氣體。同氣體混合物相比較,濕氣體的特點是其中一個組分——水蒸氣在一定條件下將發(fā)生集態(tài)變化,水蒸氣凝聚為液體,或者發(fā)生相反的蒸發(fā)過程,因此濕氣體有另外的計算方法。
1)干氣體的密度計算式
p=pn *P/Pn* Tn/T *Zn/Z
式中p,pn——分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)( 293.15K,iOl .325kPa)下干氣體前密度,
kg,m3;
P,Pn——分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力,Pa;
T,Tn——分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱力學(xué)溫度,K;
Z,Zn——分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體壓縮系數(shù)。
2)氣體壓縮系數(shù)氣體壓縮系數(shù)是實際氣體偏離理想氣體定律的一個校正系數(shù)。對于一些較易液化的氣體,如CO2.、SO2、NH3等在一般溫度與壓力下與理想氣體狀態(tài)方程的偏差較明顯,另外一些氣體在高壓、低溫及接近液態(tài)對應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程會帶來較大的偏差。把所有偏差都?xì)w于一個系數(shù),因此,氣體壓縮系數(shù)的數(shù)學(xué)表達式可能是非常復(fù)雜的,它是壓力、溫度與流體組分的函數(shù)。氣體壓縮系數(shù)的計算式可分為二大類:普遍化計算式和專用計算式。普遍化計算式是基于對比態(tài)原理(對比態(tài)方程)的,計算式的參數(shù)為對比參數(shù)(對比壓力p,,對比溫度T)。這種計算式對于缺乏實驗數(shù)據(jù)的物質(zhì),可得到有參考價值的數(shù)據(jù),但精確度要差些。專用計算式是由實驗數(shù)據(jù)結(jié)合理論分析用數(shù)理統(tǒng)計方法(回歸分析)求得函數(shù)式。它們適用干一定范圍(壓力,溫度)特定介質(zhì)的條件,其精確度較高。附錄H列舉若干氣體壓縮系數(shù)的計算式。
3)濕氣體的密度計算式氣體的濕度用下列參數(shù)表征。
a.濕度 濕度分為二種。f為濕氣體對標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)干氣體而言的濕度(簡稱標(biāo)態(tài)干密度);f’為濕氣體對標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)濕氣體而言的濕度(簡稱標(biāo)態(tài)濕密度)。f與f'有如下關(guān)系式
f=0.814f'/0.804-f' , f'=0.804f/0.804+f
b.相對濕度濕氣體中實際所含水蒸氣質(zhì)量和同溫度下飽和濕氣體所含的水蒸氣質(zhì)量之比,即為相對濕度,它的定義式為
e=ps/psmax=Ps/Psmax
式中ps,psmax -分別為水蒸氣的密度和水蒸氣的密度,kS/rrl;
Ps,Psmax—分別為水蒸氣的分壓力和水蒸氣的分壓力,Pa。
c.露點 濕氣體在定壓下冷卻到某一溫度時,水分開始從濕氣體中析出,這個溫度稱為露點,在數(shù)值上等于濕氣體中水蒸氣分壓下的飽和溫度。
濕氣體密度計算式有以下兩種。
a.采用相對濕度參數(shù)時工作狀態(tài)下濕氣體的密度計算式
p=pn*(P-ePsmax)/Pn*Tn/T*Zn/Z+epsmax
式中p,pn —分別為工作狀態(tài)下濕氣體的密度和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下濕氣體干部分的密度,kg/m3;
P,PN——分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力,Pa;
T,Tn——分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱力學(xué)溫度,K;
Z,Zn——分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù)。
其余符號同上。
b.采用濕度參數(shù)時工作狀態(tài)下濕氣體的密度計算式
p=0.804(p0+f)/(0.804+f)*pT0/PnTZ
p={p0+(1-p0/0.804f')}}pT0/pnTZ
式中 pO - 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(273 15K,101.325kPa)濕氣體干部分的密度,kg/m3
0.804 - 設(shè)不發(fā)生相變時,水蒸氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(273.15K,101.325kPa)的密度值,kg/m3;
To - 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下熱力學(xué)溫度,等于273.15K;
其余符號同上。
4)蒸汽流量計選型
飽和蒸汽在選擇計量表時,可選擇溫度補償,或者壓力補償,而過熱蒸汽選型時需選擇溫度壓力補償