密封液对钟罩式气体流量标准装置的影响分析

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MEASUREMENT EQUIPMENT AND APPLICATION密 封 液 对 钟 罩 式 气 体 流 量 标 准装 置 的 影 响 分 析李艳武(安庆市计量测试所，安徽 安庆 246001)[摘 要]分析密封液对钟罩式气体流量计标准装置的影响，主要来源是湿度，推导出钟罩容积的修正值公式。

[关键词]密封液；湿度；钟罩容积；修正值[中图分类号]TH814 [文献标识码]B [文章编号]1002—1183(2013)05—0042—021 问题的发现我单位在建立钟罩式气体流量标准装置时，按说明书要求，使用了蒸气压、粘度都很低的7 工业白油作密封液，经静态容积法检定合格后开展燃气表的检定工作，然而燃气表的不合格率竟高达 50％。把不合格的燃气表送到同级技术机构检定，全部合格。过程中了解到同级技术机构的密封液是水，于是我单位也把钟罩的密封液换成了水，又重新检定，再次对检定过的燃气表进行复检，全部合格。由此发现，密封液不同，钟罩体积的检定结果也不同。

2 原因分析钟罩以水作密封液时，蒸发的水分导致钟罩内气体湿度增大，而以白油为密封液时，蒸发量很小，钟罩内气体湿度与检定环境的空气湿度基本相同，气体湿度相对小一些。

我们所说的空气都是具有一定湿度的，严格的讲应该是湿空气。湿空气是由干空气和水蒸汽组成。根据理想气体状态方程有：p =17,sZRT，因为p= m= = ，M=(1一X
v)Md+XvMv=『1一 f l一 1所以湿字气的密度：p= [1一 (1一 )]式中：JD为湿空气的密度，kg／m ；m为湿空气的质量，kg；／1, 为湿空气的摩尔量，mol；T为湿空气的热力学温度，K； 为湿空气的摩尔质量，kg／moli p为湿空气的绝对压力，Pa； 为湿空气的体积，m ；Z为气体压缩系数，常数；X 为空气中水蒸汽的摩尔分数，为水蒸汽摩尔数与空气总摩尔数之比；R为气体常数，8．31441J／(tool·K)；Md为干空气的摩尔质量，28．9633×10～kg／mol；M 为水蒸汽的摩尔质量，18．015×10～kg／mol。

，kn根据相对湿度的定义， =一t／~y—S，( 为气体的相p对湿度，百分数，符号 RH；P 为水的饱和蒸汽压，为绝对压力，Pa)，由于钟罩内的气体压力很低，接近理想气体状态，可认为气体压缩系数 z等于 1，带入 R、M M 的数值后即可得到由相对湿度表示的湿空气密度公式：P：3．48 f 1—0．378 1 ＼
P ，从上式可以看出，如果温度和压力不变，湿度越大，湿空气的密度P越小；湿度 越小，湿空气的密度P越大；当西=0时，即为干空气时，密度最大。

标准量器的水随着钟罩气体的进人而不断排出，当钟罩用水作密封液时，钟罩内气体和量器内气体的压力、温度、湿度和饱和蒸汽压都相等，因而钟罩内气体密度和标准量器内气体密度相等，所以标准量器的容积等于钟罩的体积；当钟罩用白油作密封液时，钟罩内气体的湿度变小了，气体密度变大了，当密度大的气体进入标准量器后，与量器内的水蒸汽形成新的湿度更大的气体，新的湿气体密度减小，使得标准量器的容积变大，由此产生误差。

3 过程验证 J检定过程中，干空气质量不变，钟罩排出的气体中的干空气质量等于进入标准量器的干空气的质量。

． 一 一 ． ．
黜 V1-p~V
,
o。
(1)、 ‘ ：． f i 【 1．1ll I ：IIj、 0式中：P 。为钟罩内干空气的密度，kg／m ；V 为钟罩内干空气的体积，11 ；P加为标准量器内干空气的密度，k#m ；Vo为标准量器内干空气的体积，m。。

根据理想气体状态方程和道尔顿分压定律有：[收稿日期]2012—07—25[作者简介]李艳武 (1967一)，女，辽宁开原人，工程师，毕业于中国计量学院，从事计量技术和管理工作。

· 42 · Industrial Measuremellt 2013 V01．23 No．5MEASUREMENT EQUIPMENT AND APP LlCATlONpdvd=naZRdTd，V=_ ，z =1= = = 4,pP v
a RaTa) (2) 一 一 p— s式中：P 为干空气密度，kg／m ；P 为干空气的绝对压力，Pa；va为干空气体积，m。；／Z为干空气的摩尔量，mol；Rd为干空气的气体常数，287J／(mol·K)；为干空气的热力学温度，K；m 为干空气的质量 ，kg； 为相对湿度，％。

将 (2)式带人 (1)式得：， 一 二 ，。

一 (p1一 1 1) 。

式中： ，为钟罩内干空气的热力学温度，K； 为标准量器内干空气的热力学温度，K；P 为钟罩内湿空气的绝对压力，Pa；P。为标准量器内湿空气的绝对压力，Pa； 为钟罩内气体的相对湿度，百分数，符号RH；4,o为标准量器内气体的相对湿度，百分数，符号 RH；P 。为钟罩内的饱和蒸汽压，Pa；P 为标准量器内的饱和蒸汽压，Pa。

(1)当钟罩用水作密封液时，由于充满水的标准量器和钟罩有足够的稳定时间，且钟罩排气速度较慢，可以认为二者气体状态参数相同，得P。=p =p，咖0=咖1=咖， = 1：Ta，P∞=ps1=p ，则V1=Vo；(2)当钟罩用 白油作密封液时，P。=P。=P，=Ta1=Ta，Ps0=ps1=p ，咖0≠咖1钟罩容积：V1=钟罩容积误差：△ ： ×100％ ： ×100％0 t
,p—q)lP实测数据P。=1．286kPa(表压)，咖l=68％RH，。：100％ RH，查表知20．0~C的饱和水蒸汽压为ps=2．3346kPa(绝对压力)，大气压 P=100．3kPa，Vo=50L，带人上式得 V1=49．63L，△=一0．75％。

4 结果修正修正值与示值误差数值相等，符号相反。

即修正值：一 △ ： ×100％ ： ×100％0 p —qhPs上述检定结果的修正值为0．75％。

密封液为白油时燃气表最终检定结果应该是示值误差加上修正值。

事实证明，对未修正的不合格燃气表加修正值后，均合格。

5 结论应用对钟罩式气体流量标准装置，用水作密封液时，钟罩体积不需修正；用油作密封液时，钟罩体积要进行修正，燃气表的最终检定结果为示值误差加修正值。

修正值： ×100％P —q>lPs，式中： 、 为标准量器和钟罩内气体的相对湿度，百分数，符号 RH；P为标准量器和钟罩内气体的绝对压力，可认为数值相等，Pa；P 为钟罩工作时与空气温度对应的饱和水蒸汽压力，Pa。

[参考文献][1]JJG 165—2005，钟罩式气体流量标准装置检定规程 [S].

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