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    一文轻松搞定标况流量与工况流量间的换算
    时间:2017-11-08 10:06:43   阅读数:

    标况和工况之间的不同是什么呢?如何计算气体状态?标况流量与工况流量又该如何转换呢?今天,江苏仪表厂就来帮你轻松搞定标况和工况的相关知识。
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    标况和工况的区别

     工况:实际工作状态下的流量,单位:m³/h

    标况:温度20℃、一个大气压(101.325kPa)下的流量,单位:Nm³/h

    注意:通常所指的标况是温度为0℃(273.15开尔文)和压强为101.325千帕(1标准大气压,760毫米汞柱)的情况,区别于我国工业气体标况的规定。

    两种状态下的单位都是一样的,只是对应的流量不同而已。另外不同国家所指的标态也不一样。

    计算方程

     根据理想气体状态方程

    其方程为pV = nRT。

    这个方程有4个变量:p是指理想气体的压强,V为理想气体的体积,n表示气体物质的量,而T则表示理想气体的热力学温度;还有一个常量:R为理想气体常数。

    PV/T=nR为常数, 
    所以P1×V1/T1 = P2×V2/T2

    设标况下体积流量为V0,

    温度T0=273+20=293k,压力P0=101.325Kpa=0.101325Mpa, 
    工况下体积流量为V,温度T(摄氏度),压力P(表压力,Mpa), 
    忽略压缩因子的变化有V*(P+0.101325)/(T+273)=V0*P0/T0
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    注意:一般天然气都是中低压输送,低压入户,都是带有压力的,属于工况。 
    天然气的计量按标准状态(严格的说是准标准状态,我们叫它常态)来计量的,一般贸易计量按20℃,1个大气压力(0.1013MPa)状态下的体积计量,比标准状态下的体积稍大一些,对卖方有利(因为本来是乘以273,按照20℃的话就是乘以273+20,所以变大了)。 
    在国际标准中的标准状态是0℃,1个标准大气压力。

    对于气体来说不同的压力,其体积会差很大(气体很易压缩),当然体积流量会差很大,同径条件下不同工况下的流速自然也会差很大,比方同直径蒸汽管线对于10bar和3.5bar时最大流量是不同的。
    工艺计算时用工况或用标况取决于你查的图表、用的常数,两种状态的计算都是可能出现的。

    比方在定义压缩机参数时,我们常用标况下的参数来给厂家提条件,同时我们也提供温度大气压力等参数供做工况下的校正,这么做的好处是我们可以用同一个状态来表明参数,就如同泵的性能曲线都是用清水来说的,没人会说汽油的性能曲线是什么,原油的性能曲线又是什么。

    在很多计算中用的都是工况,比方计算流速时。

    气体的标准状态

     气体的标准状态分三种:

    1、1954年第十届国际计量大会(CGPM)协议的标准状态是:温度273.15K(0℃),压力101.325KPa。世界各国科技领域广泛采用这一标态。

    2、国际标准化组织和美国国家标准规定以温度288.15K(15℃),压力101.325KPa作为计量气体体积流量的标态。

    3、我国《天然气流量的标准孔板计算方法》规定以温度293.15K(20℃),压力101.325KPa作为计量气体体积流量的标准状态。

    天然气标况体积换算公式和普通气体的不一样,必须符合中国石油天然气总公司发布的标准。

    气体的气态方程式:

    Qn=Zn/Zg * (Pg+Pa)/Pn * Tn/Tg * Qg
    式中:

    Qn——标准状态下的体积流量(Nm³/h)
    Zn——标准状态下的压缩系数
    Zg——工作状态下的压缩系数
    Pg——表压(KPa)
    Pa——当地大气压(KPa)
    Pg+Pa——工况下的绝对压力
    Pn——标准大气压(101.325KPa)
    Tn——标准状态下(天然气国标20℃)的绝对温度(293.15K)
    Tg——介质的绝对温度(273.15+t)K
    t ——被测介质的摄氏温度(℃)
    Qg——未经修正的体积流量(m³/h)
    注:带n的是标况参数,带g的是工况参数。

    标况与工况之间的换算实例

     通常我们所说的流量为了便于统一的单位,都是述说的标况状态的流量;而工厂运行记录的实际流量基本都是工况状态下的流量。

    1.标况流量到工况流量换算的实例:

    Q

    空压机额定产气量2立方/分钟,管道压力8公斤,实际管道的工况流量是多少?

    A

    粗略计算,假设压缩空气温度20度。

    工况流量=2/(0.8+0.101325)*0.101325

    =0.2248立方/分钟

    式中:0.101325是大气的绝对压力;0.8为管道压力,单位是MPa 。

    2.工况流量到标况流量换算的实例:

    Q

    氧气管道压力12公斤,工况流量10立方/小时,标况流量是多少?

    A

    假设温度为20度,不参与运算。

    标况流量=10/0.101325*(1.2+0.101325)

    =128.43立方/小时

    式中:0.101325是大气的绝对压力;1.2为管道压力,单位是MPa。


    流量计选型计算实例

     已知某一供气管线的实际工作压力为(表压)0.8MPa~1.2MPa,介质温度范围为-5℃~40℃,供气量为3000~10000Nm³/h(标况流量),在不考虑天然气组分情况下,要求确定流量计的规格型号。

    答:根据气态方程先将标况流量换算成工况流量,然后再选择合适的口径。

    气体方程式如下:

    Qb=Q×PTb/PbT×Zb/Zg=QCF2     

    式中:C为换算系数;F为气体压缩因子

    计算:

    ①当介质压力最低,温度最高时,应具有最大标况体积流量,

    即  Qb=Q×PTb/PbT×Zb/Zg=QCF2=1200.87 m³/h

    ②当介质压力最高,温度最低时,应具有最小标况体积流量,

    即  Qmin=213.51 m³/h

    从以上计算结果得知,要选择的流量计其工况流量范围为(214-1200) m³/h。

    根据计算的流量范围,选择满足工况要求的流量计。

     
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