2150625542

Cz. 2 Pomiary przepływu gazów

7. Wprowadzenie cz2. pomiar przepływu gazów

Pomiar przepływu gazu polega na wyznaczeniu ilości gazu przemieszczającego się w określonej przestrzeni w określonym czasie np. w czasie ls; lmin; lh; ldoby itd. Ilość przepływającego gazu zwykle określa się w jednostkach objętości np. w molach, litrach, metrach sześciennych albo w jednostkach masy np. w kilogramach. Ilość przepływającego gazu przypadająca na jednostkę czasu nazywa się natężeniem przepływu albo wprost przepływem. Wartości przepływu mogą być wyrażane w różnych jednostkach np. w [1/s]; [nr /h]; [kg/min], [mol/s] itp. Istotnym parametrem przepływu jest jego prędkość. W przypadku przepływu gazu w otwartej przestrzeni (np. wiatr) trudno określić objętość albo masę poruszającego się (przepływającego) gazu, można natomiast określić prędkość jego przepływu.

Znając prędkość przepływu gazu w rurociągu, kształt i wymiary geometryczne przekroju rurociągu oraz parametry fizykochemiczne gazu można wyznaczyć jego przepływ objętościowy lub masowy. W przypadku rurociągu o przekroju okrągłym można napisać dla przepływu:

^ V kD²    .    ..    , .

Q_v = — =-u - przepływ objętościowy    (17)

t 4

Q_m =

7iD

u - przepływ masowy

(18)

gdzie: D - średnica wewnętrzna rurociągu, p - gęstość właściwa gazu (płynu) u - prędkość średnia gazu (płyny) w kierunku przepływu.

Należy zauważyć że, prawe strony zależności (17) i (18) nie określają ilości substancji przepływającego gazu. Zwykle w praktyce dokonuje się pomiaru przepływu gazu w celu wyznaczenia ilości substancji gazowej.

lmol gazu doskonałego, którego zachowanie się opisuje równanie Clapeyrona:

pV = R_molT    (19)

gdzie R_mt,i - uniwersalna stała gazowa R . * 8,313 —-—

|_ mol ■ K

w warunkach normalnych (p = p₀ «1013,3hPa; T = T₀ = 273,15K) zajmuje objętość V- Vo » 22,4dm³ (22,41) i zawiera N₄* 6,022- 10¹³ cząstek.

Biorąc pod uwagę zależności (17), (18) oraz (19) można stwierdzić że, przy tej samej prędkości przepływu gazu u może być jego różna ilość. Istotny jest stan w jakim gaz się znajduje (ciśnienie - p\ objętość - V oraz jego temperatura bezwzględna - T).

Tylko niektóre gazy rzeczywiste (gazy jednoatomowe) spełniają w przybliżeniu równanie (19) spełniane przez gaz doskonały.

W przypadku gazów rzeczywistych jest:

= (20)

Zawsze jednak spełnione jest prawo Avogadra, w myśl którego lmol gazu zawiera liczbę cząstek taką samą jak 12g izotopu węgla ^l2C atomów t.j. Na « 6,022- 10 ²³ cząstek.

W procesie pomiaru przepływu gazów rzeczywistych wykorzystuje się różne zjawiska zachodzące w tych gazach. Zjawiska te powodują określone zmiany stanu fizycznego czujnika pomiarowego (np. powstanie napięcia na czujniku, zmiana jego rezystancji, zmiana stanu jego ruchu itp.). Znajomość składu chemicznego, budowy cząsteczkowej gazu rzeczywistego oraz warunków fizycznych, w których się znajduje (p,V;T’ u) oraz parametrów drogi przepływu gazu

12

MT ćw. 1 Pomiary przepływu