Тверской Городской Форум

Статьи, обзоры и общение

Газ в чем измеряется

Течение несжимаемой жидкости через диафрагму

Предполагая течение жидкости, несжимаемой и невязкой, установившимся, ламинарным, в горизонтальной трубе (изменения уровня отсутствуют) с пренебрежимо маленькими потерями на трение, закон Бернулли сокращается до закона сохранения энергии между двумя точками на одной линии тока:

или

Из уравнения неразрывности:

или и :

Выражая :

и

Указанное выше выражение для представляет собой теоретический объемный расход. Введём , а также коэффициент истечения :

И, наконец, введём коэффициент расхода , который определим как , для получения конечного уравнения для массового расхода жидкости через диафрагму:

Умножим полученное нами ранее уравнение (1) на плотность жидкости, чтобы получить выражение для массового расхода в любом сечении трубы:

где
= объёмный расход (at any cross-section), м³/с
= массовый расход (at any cross-section), кг/с
= коэффициент истечения, безразмерная величина
= коэффициент расхода, безразмерная величина
= площадь сечения трубы, м²
= площадь сечения отверстия в диафрагме, м²
= диаметр трубы, м
= диаметр отверстия в диафрагме, м
= соотношение диаметров трубы и отверстия в диафрагме, безразмерная величина
= скорость жидкости до диафрагмы, м/с
= скорость жидкости внутри диафрагмы, м/с
= давление жидкости до диафрагмы, Па (кг/(м·с²))
= давление жидкости после диафрагмы, Па (кг/(м·с²))
= плотность жидкости, кг/м³.

Течение газа через диафрагму

В основном, уравнение (2) применимо только для несжимаемых жидкостей. Но оно может быть модифицировано введением коэффициента расширения с целью учёта сжимаемости газов.

равен 1.0 для несжимаемых жидкостей и может быть вычислен для газов.

Расчёт коэффициента расширения

Коэффициент расширения , который позволяет отследить изменение плотности идеального газа при изоэнтропийном процессе, может быть найден как:

Для значений менее чем 0.25, стремится к 0, что приводит к обращению последнего члена в 1. Таким образом, для большинства диафрагм справедливо выражение:

Подставив уравнение (4) в выражение для массового расхода (3) получим:
и

Таким образом, конечное выражение для несжатого (т.е., дозвукового) потока идеального газа через диафрагму для значений β меньших, чем 0.25:

Используя уравнение состояния идеального газа и фактор сжимаемости (вносится для корректировки ввиду отличия реальных газов от идеальных), выражение для практического использования при дозвуковом потоке реального газа через диафрагму для значений β меньших, чем 0.25:

Схема установленной диафрагмы в кольцевой камере (которая, в свою очередь, вставлена в трубу). Принятые обозначения: 1. Диафрагма; 2. Кольцевая камера; 3. Прокладка; 4. Труба. Стрелки показывают направление жидкости/газа. Оттенками цвета выделено изменение давления.

Расходомеры переменного перепада давления

Для получения сравнимых результатов измерений объемный расход газа или пара приводят к стандартным условиям.

Приборы, измеряющие расход вещества, называют расходомерами. Приборы, измеряющие количество вещества, протекающее через данное сечение трубопровода за некоторый промежуток времени, называют счетчиками количества. При этом количество вещества определяется как разность двух последовательных показаний счетчика в начале и конце этого промежутка времени. Показания счетчика выражаются в единицах объема, реже — в единицах массы. Прибор, одновременно измеряющий расход и количество вещества, называют расходомером со счетчиком. Расходомер измеряет текущее значение расхода, а счетчик выполняет интегрирование текущих значений расхода.

В последнее время граница между счетчиками и расходомерами практически исчезает. Расходомеры оснащают средствами для определения количества жидкости или газа, а счетчики — средствами для определения расхода, что позволяет объединить счетчики и расходомеры в одну группу приборов — расходомеры.

Устройство (диафрагма, сопло, напорная трубка), непосредственно воспринимающее измеряемый расход и преобразующее его в другую величину, удобную для измерения (например, в перепад давления), называют преобразователем расхода.

Принцип действия расходомеров этой группы основан на зависимости перепада давления, создаваемого неподвижным устройством, устанавливаемым в трубопроводе, от расхода вещества.

При измерении расхода методом переменного перепада давления в трубопроводе, по которому протекает среда, устанавливают сужающее устройство (СУ), создающее местное сужение потока. Из-за перехода части потенциальной энергии потока в кинетическую средняя скорость потока в суженном сечении повышается. В результате статическое давление в этом сечении становится меньше статического давления перед СУ. Разность этих давлений тем больше, чем больше расход протекающей среды, и, следовательно, она может служить мерой расхода. Перепад давления на СУ (рис. 78, а) равен

где — давление на входе в сужающее устройство; — давление на выходе из него.

Измерение расхода вещества методом переменного перепада давления возможно при соблюдении условий:

1) поток вещества заполняет все поперечное сечение трубопровода;

2) поток вещества в трубопроводе является практически установившимся;

3) фазовое состояние вещества, протекающего через СУ, не изменяется (жидкость не испаряется; газы, растворенные в жидкости, не десорбируются; пар не конденсируется).

Рис.5.78. Расходомеры переменного перепада давления:

а — структура потока проходящего через диафрагму; б — распределение статического давления р вблизи диафрагмы по длине трубопровода; / — сужающее устройство (диафрагма); 2 — импульсные трубки; 3 — -образный дифманометр; — сечение потока вещества, в котором не сказывается возмущающее воздействие диафрагмы; — сечение потока вещества в месте его наибольшего сжатия; в — сопло; г — сопло Вентури

В качестве сужающих устройств для измерения расхода жидкостей, газов, пара широко применяются стандартные сужающие устройства. К ним относят стандартную диафрагму, сопло ИСА 1932, трубу Вентури и сопло Вентури.

Стандартная диафрагма (далее — диафрагма) — диск с круглым отверстием, имеющий острую прямоугольную входную кромку.

Сопло ИСА 1932 (далее — сопло) — СУ с круглым отверстием, имеющее на входе плавно сужающийся участок с профилем, образованным двумя сопрягающимися дугами, переходящий в цилиндрический участок на выходе, называемый горловиной (рис. 78, в).

Расходомерная труба Вентури (далее — труба Вентури) — СУ с круглым отверстием, имеющее на входе конический сужающийся участок, переходящий в цилиндрический участок, соединенный на выходе с расширяющейся конической частью, называемой диффузором.

Вентури — труба Вентури с сужающимся входным участком в виде сопла ИСА 1932 (рис. 78, г).

Эти наиболее изученные средства измерения расхода и количества жидкостей, газа и пара могут применяться при любых давлениях и температурах измеряемой среды.

Установим диафрагму в трубопроводе так, чтобы центр ее отверстия находился на оси трубопровода (рис. 78, а). Сужение потока вещества начинается до диафрагмы, на некотором расстоянии за диафрагмой поток достигает своего минимального сечения. Затем поток постепенно расширяется до полного сечения. На рис. 78, б изображено распределение давлений вдоль стенки трубопровода (сплошная линия), а также распределение давлений по оси трубопровода (штрихпунктирная линия). Давление потока около стенок трубопровода после СУ не достигает своего прежнего значения на величину — безвозвратной потери, обусловленной завихрениями, ударом и трением (затрачивается значительная часть энергии).

Отбор статических давлений и возможен с помощью соединительных импульсных трубок 2, вставленных в отверстия, расположенные до и после диафрагмы / (рис. 78, а), а измерение перепада давления возможно с помощью какого-нибудь измерителя перепада давления (в данном случае -образного дифманометра 3).

Сопло (рис. 78, в) конструктивно изготовляется в виде насадки с круглым концентрическим отверстием, имеющим плавно сужающуюся часть на входе и развитую часть на выходе. Профиль сопла обеспечивает практически полное сжатие потока вещества и поэтому площадь цилиндрического отверстия сопла может быть принята равной минимальному сечению потока, т. е. . Характер распределения статического давления в сопле по длине трубопровода такой же, как и у диафрагмы. Такой же и отбор давлений и до и после сопла, как и у диафрагмы.

Сопло Вентури (рис.

Диафрагма (измерение расхода)

78, г) конструктивно состоит из цилиндрического входного участка; плавно сужающейся части, переходящей в короткий цилиндрический участок; из расширяющейся конической части — диффузора. Сопло Вентури благодаря диффузору обладает меньшей потерей давления, чем диафрагма и сопло. Характер распределения статического давления в сопле Вентури по длине трубопровода такой же, как и у диафрагмы и сопла. Отбор давлений и осуществляется с помощью двух кольцевых камер, каждая из которых соединяется с внутренней полостью сопла Вентури группой равномерно расположенных по окружности отверстий.

Теперь уравнение объемного расхода для несжимаемой жидкости принимает вид:

С учетом введения поправочного коэффициента е, учитывающего расширение измеряемой среды, окончательно перепишем уравнение:

Для несжимаемой жидкости поправочный коэффициент е равен единице, при измерении расхода сжимаемых сред (газа, пара) поправочный коэффициент и определяется по специальным номограммам.

Расход газа – это количество газа, прошедшего через поперечное сечение трубопровода за единицу времени. Вопрос в том, что принять за меру количества газа. В этом качестве традиционно выступает объем газа, а получаемый расход называют объемным. Не случайно чаще всего расход газа выражают в объемных единицах (см3/мин, л/мин, м3/ч и т.д.). Другой мерой количества газа является его масса, а соответствующий расход называется массовым. Он измеряется в массовых единицах (например, г/с или кг/ч), которые на практике встречаются значительно реже.

Как объем связан с массой, так и объемный расход связан с массовым через плотность вещества: , где – массовый расход, – объемный расход, – плотность газа в условиях измерения (рабочие условия). Пользуясь этим соотношением, для массового расхода переходят к использованию объемных единиц (см3/мин, л/мин, м3/ч и т.д.), но с указанием условий (температуру и давление газа), определяющих плотность газа. В России применяют «стандартные условия» (ст.): давление 101,325 кПа (абс) и температура 20°С. Помимо «стандартных», в Европе используют «нормальные условия» (н.): давление 101,325 кПа (абс) и температура 0°С. В результате, получаются единицы массового расхода н.л/мин, ст.м3/ч и т.д.

Итак, расход газа бывает объемным и массовым. Какой из них следует измерять в конкретном применении? Как наглядно увидеть разницу между ними? Давайте рассмотрим простой эксперимент, где три расходомера последовательно установлены в магистраль. Весь газ, поступающий на вход схемы, проходит через каждый из трех приборов и выбрасывается в атмосферу. Утечек или накопления газа в промежуточных точках системы не происходит.

Источником сжатого воздуха является компрессора, от которого под давлением 0,5…0,7 бар (изб) газ подаётся на вход поплавкового ротаметра. Выход ротаметра подключен ко входу теплового регулятора расхода газа серии EL-FLOW, производства компании Bronkhorst. В нашей схеме именно он регулирует количество газа, проходящее через систему. Далее газ подаётся на вход второго поплавкового ротаметра, абсолютно идентичного первому. При задании расхода 2 н.л/мин с помощью расходомера EL-FLOW первый поплавковый ротаметр дает показания 1,65 л/мин, а второй – 2,1 л/мин. Все три расходомера дают различные показания, причем разница достигает 30%. Хотя через каждый прибор проходит одно и то же количество газа.

Попробуем разобраться. Какая мера количества газа в данной ситуации остается постоянной: объем или масса? Ответ: масса. Все молекулы газа, попавшие на вход в систему, проходят через нее и выбрасываются в атмосферу после прохождения второго поплавкового ротаметра. Молекулы как раз и являются носителями массы газа. При этом удельный объем (расстояние между молекулами газа) в разных частях системы изменяется вместе с давлением.

Здесь следует вспомнить, что газы сжимаемы, чем выше давление, тем меньше объем занимает газ (закон Бойля-Мариотта). Характерный пример: цилиндр емкостью 1 литр, герметично закрытый подвижным поршнем малого веса. Внутри него содержится 1 литр воздуха при давлении порядка 1 бар (абс). Масса такого объема воздуха при температуре равной 20°С составляет 1,205 г. Если переместить поршень на половину расстояния до дна, то объем воздуха в цилиндре сократится наполовину и составит 0,5 литра, а давление повысится до 2 бар (абс), но масса газа не изменится и по-прежнему составит 1,205 г. Ведь общее количество молекул воздуха в цилиндре не изменилось.

Возвратимся к нашей системе. Массовый расход (количество молекул газа, проходящих через любое поперечное сечение в единицу времени) в системе постоянен. При этом давление в разных частях системы отличается. На входе в систему, внутри первого поплавкового ротаметра и в измерительной части расходомера EL-FLOW давление составляет порядка 0,6 бар (изб). В то время, как на выходе EL-FLOW и внутри второго поплавкового ротаметра давление практически атмосферное. Удельный объем газа на входе ниже, чем на выходе. Получается, что и объемный расход газа на входе ниже, чем на выходе.

Эти рассуждения подтверждаются и показаниями расходомеров. Расходомер EL-FLOW измеряет и поддерживает массовый расход воздуха на уровне 2 н.л/мин. Поплавковые ротаметры измеряют объемный расход при рабочих условиях. Для ротаметра на входе это: давление 0,6 бар (изб) и температура 21°С; для ротаметра на выходе: 0 бар (изб), 21°С. Также понадобится атмосферное давление: 97,97 кПа (абс). Для корректного сравнения показаний объемного расхода, все показания должны быть приведены к одним и тем же условиям. Возьмем в качестве таковых «нормальные условия» расходомера EL-FLOW: 101,325 кПа (абс) и температура 0°С.

Пересчет показаний поплавковых ротаметров в соответствии с методикой поверки ротаметров ГОСТ 8.122-99 осуществляется по формуле:

, где Q – расход при рабочих условиях; Р и Т – рабочие давление и температура газа; QС – расход при условиях приведения; Рс и Тс – давление и температура газа, соответствующие условиям приведения.

Пересчет показаний ротаметра на входе к нормальным условиям по этой формуле даёт значение расхода 1,985 л/мин, а ротаметра на выходе – 1,990 л/мин. Теперь разброс показаний расходомеров не превышает 0,75%, что при точности ротаметров 3% ВПИ является отличным результатом.

Из приведенного примера видно, что объемный расход сильно зависит от рабочих условий. Мы показали зависимость от давления, но в той же мере объемный расход зависит и от температуры (закон Гей-Люссака). Даже в технологической схеме, имеющей один вход и один выход, где отсутствуют утечки и накопление газа, показания объемного расходомера будут сильно зависеть от конкретного места установки. Хотя массовый расход будет одним и тем же в любой точке такой схемы.

Хорошо понимать физику процесса. Но, все же, какой расходомер выбрать: объемного расхода или массового? Ответ зависит от конкретной задачи. Каковы требования технологического процесса, с каким газом необходимо работать, величина измеряемого расхода, точность измерений, рабочие температура и давление, особые правила и нормы, действующие в Вашей сфере деятельности, и, наконец, отведенный бюджет. Также следует учитывать, что многие расходомеры, измеряющие объемный расход, могут комплектоваться датчиками температуры и давления. Они поставляются вместе с корректором, который фиксирует показания расходомера и датчиков, а затем приводит показания расходомера к стандартным условиям.

Но, тем не менее, можно дать общие рекомендации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 8.654-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Требования к программному обеспечению средств измерений. Основные положения
ГОСТ Р 8.662-2009 (ИСО 20765-1:2005) Государственная система обеспечения единства измерений. Газ природный. Термодинамические свойства газовой фазы. Методы расчетного определения для целей транспортирования и распределения газа на основе фундаментального уравнения состояния AGA8
ГОСТ 8.566-99 Государственная система обеспечения единства измерений. Межгосударственная система данных о физических константах и свойствах веществ и материалов. Основные положения
ГОСТ 2939-63 Газы. Условия для определения объема
ГОСТ 6651-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний
ГОСТ 15528-86 Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения
ГОСТ 17310-2002 Газы. Пикнометрический метод определения плотности
ГОСТ 17378-2001 (ИСО 3419-81) Детали трубопроводов бесшовные приварные из углеродистой и низколегированной стали. Переходы. Конструкция
ГОСТ 31369-2008 (ИСО 6976:1995) Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава
ГОСТ 31370-2008 (ИСО 10715:1997) Газ природный. Руководство по отбору проб
ГОСТ 31371.1-2008 (ИСО 6974-1:2000) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 1. Руководство по проведению анализа
ГОСТ 31371.2-2008 (ИСО 6974-2:2001) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 2. Характеристики измерительной системы и статистические оценки данных
ГОСТ 31371.3-2008 (ИСО 6974-3:2000) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 3. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов до С8 с использованием двух насадочных колонок
ГОСТ 31371.4-2008 (ИСО 6974-4:2000) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 4. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С1-С5 и С6+ в лаборатории и с помощью встроенной измерительной системы с использованием двух колонок
ГОСТ 31371.5-2008 (ИСО 6974-5:2000) Газ природный.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 15528, и , а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 Средства измерений

3.1.1 счетчик газа: Техническое средство, предназначенное для измерения, регистрации и отображения (индикации) объема газа при рабочих условиях, проходящего в трубопроводе через сечение, перпендикулярное направлению потока.

3.1.2 расходомер газа: Техническое средство, предназначенное для измерения, регистрации и отображения (индикации) объемного расхода газа при рабочих условиях.
Примечание — Выходной сигнал (аналоговый и/или частотный) расходомера газа определяется объемным расходом газа при рабочих условиях. Для определения объема газа необходимо произвести интегрирование по времени выходного сигнала.

3.1.3 расходомер-счетчик (счетчик-расходомер) газа: Техническое средство, выполняющее функции счетчика и расходомера.

3.1.4 средство измерений объема и расхода газа: Техническое средство, предназначенное для измерения, регистрации и отображения (индикации) объема или объемного расхода или объема и объемного расхода газа при рабочих условиях.
Примечание — В настоящем стандарте термин «средство измерений объема и расхода газа» использован для обобщения терминов, приведенных в 3.1.1-3.1.3.

3.1.5

измерительный преобразователь: Техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.
, подраздел 6.17]

3.1.6

первичный измерительный преобразователь: Измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина, т.е. первый преобразователь в измерительной цепи измерительного прибора (установки, системы).
, подраздел 6.18]

3.1.7 основные средства измерений: Средства измерений объема и расхода газа, а также средства измерений теплофизических характеристик и физико-химических параметров газа, используемых для корректировки показаний средств измерений объема и расхода газа и приведения объемного расхода и объема газа к стандартным условиям.
Примечание — К основным средствам измерений относятся, например, счетчик газа, средства измерений давления, температуры, плотности и компонентного состава газа.

3.1.8 дополнительные средства измерений: Средства измерений, предназначенные для контроля работоспособности средств измерений объема и расхода газа, дополнительных устройств и выполнения требований к условиям измерений.
Примечание — К дополнительным средствам измерений относятся, например, средства измерений перепада давления на фильтрах, счетчике, устройстве подготовки потока.

3.2 Вспомогательные и дополнительные устройства

3.2.1 вспомогательные устройства: Технические устройства, соединенные со средствами измерений и устройствами обработки результатов измерений, предназначенные для выполнения конкретных функций, непосредственно относящихся к преобразованию, передаче или отображению результатов измерений.
Примечания

1 К вспомогательным устройствам относятся, например, устройства повторной индикации, устройства печати, памяти, линии связи, адаптеры и межсетевые адаптеры.

2 Вспомогательные устройства могут быть интегрированы или входить в состав основных средств измерений либо средств обработки результатов измерений.

3.2.2

показывающее устройство средства измерений: Совокупность элементов средства измерений, которые обеспечивают визуальное восприятие значений измеряемой величины или связанных с ней величин.
, подраздел 6.29]

3.2.3 дополнительные устройства: Оборудование и устройства, предназначенные для подготовки потока и среды и обеспечивающие необходимые условия проведения измерений.
Примечание — К дополнительным устройствам относятся, например, фильтры, устройства подготовки потока, байпасные линии, измерительные трубопроводы, задвижки, регуляторы давления.

3.2.4 устройство подготовки потока: Техническое устройство, позволяющее устранить закрутку потока и уменьшить деформацию эпюры скоростей потока газа.

3.2.5 струевыпрямитель: Техническое устройство, позволяющее устранить закрутку потока газа.

3.2.6 устройство для очистки газа: Техническое устройство, предназначенное для защиты средств измерений, установленных на трубопроводе, от капельной жидкости, смолистых веществ, а также от пыли, песка, металлической окалины, ржавчины и других твердых частиц, содержащихся в потоке газа.

3.2.7 защитная сетка (решетка): Плоская или коническая сетка, устанавливаемая временно или постоянно в поток газа перед средством измерений объема и расхода газа для его защиты от инородных тел, которые могут присутствовать в газовом потоке.

3.3 Средства обработки результатов измерений

3.3.1 корректор: Средство измерительной техники, которое преобразовывает выходные сигналы счетчика газа, измерительных преобразователей температуры и/или давления и вычисляет объем газа, приведенный к стандартным условиям.
Примечание — Для корректора объема газа нормируют пределы допускаемой погрешности преобразования входных сигналов и погрешность вычислений.

3.3.2 вычислитель: Средство измерительной техники, которое преобразовывает выходные сигналы средств измерений объема и расхода газа, измерительных преобразователей параметров потока и среды и вычисляет объем и расход газа, приведенные к стандартным условиям.
Примечание — Для вычислителя нормируют предел допускаемой погрешности преобразования входных сигналов и погрешность вычислений.

3.3.3 измерительно-вычислительный комплекс: Функционально объединенная совокупность средств измерительной техники, которая преобразует выходной сигнал средства измерений объема и расхода газа при рабочих условиях, измеряет все или некоторые необходимые параметры потока и среды и вычисляет объем и расход газа, приведенные к стандартным условиям.

3.4 Параметры потока и среды

3.4.1 объемный расход газа, приведенный к стандартным условиям: Объемный расход газа, определенный путем пересчета объема газа при рабочих условиях, протекающего через первичный преобразователь в единицу времени, к стандартным условиям.

3.4.2 параметры состояния газа: Величины, характеризующие состояние газа.
Примечание — В настоящем стандарте в качестве параметров состояния газа приняты давление и температура газа.

3.4.3 теплофизические характеристики газа: Величины, характеризующие теплофизические свойства газа.
Примечание — В настоящем стандарте в качестве теплофизических характеристик газа приняты плотность при рабочих условиях, вязкость, фактор и коэффициент сжимаемости.

3.4.4 физико-химические параметры газа: Величины, характеризующие физико-химические свойства газа, применяемые для расчета теплофизических характеристик газа.
Примечание — В настоящем стандарте в качестве физико-химических параметров газа приняты состав газа и плотность газа при стандартных условиях.

3.4.5 условно-постоянная величина: Параметр состояния газа, или физико-химический параметр, или теплофизическая характеристика, значение которого (которой) при расчетах объема газа принимают в качестве постоянной величины на определенный период времени (например, час, сутки, месяц и т.д.).

3.4.6 статическое давление газа: Абсолютное давление движущегося газа, которое может быть измерено посредством подключения средства измерений к отверстию для отбора давления.

3.4.7 перепад давления: Разность между значениями статического давления газа, измеренного в двух точках потока.

3.4.8 потеря давления газа: Часть статического давления, идущая на преодоление сил гидравлического сопротивления.

3.4.9 рабочие условия: Давление и температура газа, при которых выполняют измерение его расхода и/или объема.

3.4.10 стандартные условия: Абсолютное давление газа 0,101325 МПа, температура газа 20 °С (293,15 К).

3.4.11 критический режим течения газа: Режим, при котором скорость газа равна или превышает местную скорость звука в газе.

3.4.12 число Рейнольдса: Отношение силы инерции к силе вязкости потока, рассчитываемое по формуле:

, (3.1)

где — скорость потока газа, м/с;
— внутренний диаметр сечения измерительного трубопровода, м;
, — плотность газа при рабочих и стандартных условиях соответственно, кг/м;
— массовый расход, кг/с;
— объемный расход газа, приведенный к стандартным условиям, м/с;
— объемный расход газа при рабочих условиях, м/с;
— динамическая вязкость газа, Па·с.

3.4.13 фактор сжимаемости: Отношение фактического (реального) объема произвольной массы газа при конкретном давлении и температуре к объему того же самого газа, находящегося при таких же условиях, рассчитанного так, как если бы он подчинялся закону поведения идеального газа.

3.4.14 коэффициент сжимаемости: Коэффициент, равный отношению фактора сжимаемости при рабочих условиях к значению фактора сжимаемости, рассчитанного при стандартных условиях.

3.4.15 нефтяной товарный газ: Газ, полученный в результате подготовки свободного нефтяного газа до требований топливного газа и для сдачи в газотранспортную систему, или газ, полученный из свободного нефтяного газа в результате его переработки.

3.5 Измерительный трубопровод

3.5.1 измерительный трубопровод: Участок трубопровода, границы и геометрические параметры которого, а также размещение на нем средств измерений и местных сопротивлений нормируются настоящим стандартом и/или нормативными документами на конкретные средства измерений объема и расхода газа.

3.5.2 местное сопротивление: Фитинг, запорная арматура, фильтр и другие элементы измерительного трубопровода, искажающие кинематическую структуру потока газа.

3.5.3 уступ: Смещение внутренних поверхностей секций измерительного трубопровода и/или первичного преобразователя расхода и объема газа в месте их соединения, обусловленное смещением их осей и/или различием значений их внутренних диаметров и/или отклонением от круглости их внутренних сечений.

3.6 Узел измерений

узел измерений объемного расхода и объема газа (узел измерений): Совокупность средств измерений и обработки результатов измерений, измерительных трубопроводов, вспомогательных и дополнительных устройств, которые предназначены для измерения, регистрации результатов измерений и расчетов объема газа, приведенного к стандартным условиям.

3.7 Погрешность и неопределенность

3.7.1

погрешность измерения: Результат измерения (измеренное значение величины) минус опорное значение величины.
, подраздел 4.1]

Примечание — Опорным значением величины может быть истинное значение измеряемой величины, в таком случае оно неизвестно, или приписанное (стандартизованное) значение величины, в таком случае оно известно.

3.7.2

стабильность средства измерений: Качественная характеристика средства измерений, отражающая неизменность во времени его метрологических характеристик.

, подраздел 10.12]

3.7.3 кривая погрешности: Зависимость погрешности измерений от значений измеряемой величины, представленная в виде таблицы или функции.

3.7.4 стандартная неопределенность: Неопределенность результата измерения, выраженная в виде среднего квадратического отклонения (СКО).
РМГ 43-2001* , подраздел 3.1]

________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ Р 54500.1-2011/ Руководство ИСО/МЭК 98-1:2009, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

3.7.5 относительная стандартная неопределенность: Отношение стандартной неопределенности к значению оценки измеряемой величины (результату измерения или среднему арифметическому результатов измерений), выраженное в процентах.

3.7.6

суммарная стандартная неопределенность: Стандартная неопределенность результата измерений, полученного через значения других величин, равная положительному квадратному корню суммы членов, причем члены являются дисперсиями или ковариациями этих других величин, взвешенными в соответствии с тем, как результат измерений изменяется при изменении этих величин.
, подраздел 3.1]

3.7.7 относительная суммарная стандартная неопределенность: Отношение суммарной стандартной неопределенности результата измерения к значению оценки измеряемой величины (результату измерения или среднему арифметическому результатов измерений), выраженное в процентах.

3.7.8

расширенная неопределенность: Величина, определяющая интервал вокруг результата измерений, в пределах которого, как можно ожидать, находится большая часть распределения значений, которые с достаточным основанием могли быть приписаны измеряемой величине.
, подраздел 3.1]

3.7.9 относительная расширенная неопределенность: Отношение расширенной неопределенности к значению оценки измеряемой величины (результату измерения или среднему арифметическому результатов измерений), выраженное в процентах.

3.7.10 уровень точности измерений: Признак, обозначающий уровень качества измерений объемного расхода и объема газа, приведенных к стандартным условиям, выражаемый значением относительной расширенной неопределнности результата измерений.

Примечание — Термин введен в целях дифференциации требований данной методики измерений в зависимости от необходимой точности результата измерений.

3.8 Контроль соблюдения требований

проверка реализации методики измерений: Установление юридическим лицом или индивидуальным предпринимателем, аккредитованными в установленном порядке на аттестацию методик (методов) измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, соответствия реализации методики измерений требованиям настоящего стандарта.

Количество вещества

Количественные расчеты проводят с целью, чтобы в реальности осуществить тот или иной процесс или узнать состав и строение определенного вещества. Эти расчеты неудобно производить с абсолютными значениями массы атомов или молекул из-за того, что они очень малы. Относительные атомные массы также в большинстве случаев невозможно использовать, так как они не связаны с общепринятыми мерами массы или объема вещества. Поэтому введено понятие количество вещества, которое обозначается греческой буквой v (ню) или n. Количество вещества пропорционально числу содержащихся в веществе структурных единиц (молекул, атомных частиц).

Единицей количества вещества является моль.

моль – это такое количество вещества, которое содержит столько же структурных единиц, сколько атомов содержится в 12 г изотопа углерода.

Масса 1 атома равна 12 а. е. м., поэтому число атомов в 12 г изотопа углерода равно:

Na= 12г/12*1,66057*10в степени-24г=6,0221*10 в степени 23

Физическая величина Na называется постоянной Авогадро. Один моль любого вещества содержит 6,02*10 в степени 23 частиц.

Рис. 1. Закон Авогадро.

Молярный объем газа – это отношение объема вещества к количеству этого вещества. Эту величину вычисляют при делении молярной массы вещества на его плотность по следующей формуле:

Vm=M/p,

где Vm – молярный объем, М – молярная масса, а p – плотность вещества.

Рис. 2. Молярный объем формула.

В международной системе Си измерение молярного объема газообразных веществ осуществляется в кубических метрах на моль (м3 /моль)

Молярный объем газообразных веществ отличается от веществ, находящихся в жидком и твердом состоянии тем, что газообразный элемент количеством 1 моль всегда занимает одинаковый объем (если соблюдены одинаковые параметры).

Объем газа зависит от температуры и давления, поэтому при расчетах следует брать объем газа при нормальных условиях. Нормальными условиями считается температура 0 градусов и давление 101,325 кПа. Молярный объем 1 моля газа при нормальных условиях всегда одинаков и равен 22,41 дм3 /моль. Этот объем называется молярным объемом идеального газа.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *