摘要:标準(zhǔn)孔闆流量計 是目(mu)前計量氣體流量(liang)最爲正确的計量(liàng)器具,針對目前計(jì)算标準孔闆流量(liang)計流量的三種方(fāng)法,按照煤礦瓦斯(sī)抽放管道内混合(he)氣體狀态,對三種(zhong)計算方法的計算(suàn)誤差進行了探讨(tǎo),得出使用“流量系(xi)數法“計算孔闆流(liú)量計流量,計算精(jing)度完全能夠滿足(zu)礦井瓦斯抽放工(gong)程需要的結論。
1孔(kǒng)闆流量計的适用(yong)條件與參數測定(dìng).
　　餘吾煤業公司是(shi)一座高瓦斯礦井(jǐng),瓦斯是制約礦井(jǐng)安全生産的主要(yào)因素，瓦斯抽放是(shi)解決生産過程中(zhong)礦井絕對瓦斯湧(yǒng)出量大的最有效(xiào)的方法。正确測量(liang)礦井及井下各地(di)點瓦斯抽放量對(duì)礦井組織生産有(you)重要意義。在煤礦(kuàng)瓦斯抽放流量測(cè)量中使用最廣泛(fan)的流量計是徑距(jù)取壓的标準孔闆(pan)，其适用條件如表(biao)1所示。

　　應用孔闆流(liu)量計來測定并計(jì)算管道内的瓦斯(si)流量時,必須同時(shí)測量以下參數:孔(kǒng)闆前後的壓差值(zhi)、測量地點的大氣(qi)壓力值、管道内的(de)氣體壓力值(正壓(ya)或負壓)、管道内的(de)氣體溫度、管道内(nei)氣體的瓦斯濃度(du)。
2流量計算方法
2.1用(yòng)“流量系數法”計算(suan)混合氣體流量
對(duì)于D和D/2的取壓孔闆(pan),采用下列公式計(ji)算:

　　式中:Q爲用标準(zhǔn)孔闆測定的混合(hé)瓦斯流量，m3/min;K,爲孔闆(pan)流量計實際流量(liang)特性系數(孔闆系(xi)數),K=0.0002085aqβ'eD';ax爲流量系數,流(liú)量系數a與孔闆直(zhi)徑比及雷諾數R.,(與(yu)D有關的雷諾數)有(yǒu)關,可查表求得";β爲(wei)孔闆直徑比,β=d/D;D爲管(guan)道内徑,mm;h2爲20C時的壓(yā)差，x9.8Pa;pi爲工作狀态下(xià)孔闆上遊取壓孔(kong)處的混.合氣體密(mi)度,工作狀态下，瓦(wa)斯密度可按下式(shi)計算:爲标準狀态(tài)下瓦斯的密度,kg/m3Pi爲(wei)工作狀态下瓦斯(si)的密度,kg/m';p,爲工作狀(zhuàng)态下瓦斯的壓力(lì),Pa;T爲工作狀态下瓦(wa)斯的溫度,℃C;T。爲标準(zhǔn)狀态下的絕對溫(wēn)度(T。=273.15K);Z爲瓦斯壓縮系(xì)數(在标準狀态下(xia)，對于空氣,Z=1,對于CH,Z=0.998);ε爲(wei)流束膨脹系數,對(duì)于D和D/2取壓的标準(zhǔn)孔闆的膨脹系數(shu)ε,當ΔP/P1≤0.25時，流束膨脹系(xì)數按以下經驗公(gong)式計算：爲孔闆上(shàng)遊取壓孔的瓦斯(si)絕對靜壓力,Pa;h爲等(děng)熵指數,對于空氣(qì),k=1.4,對于CH,k=1.32。
2.2伴有溫度壓(ya)力校正的流量校(xiao)正系數法
使用“伴(bàn)有溫度壓力校正(zhèng)的流景校正系數(shù)法計算标準孔闆(pan)瓦斯混合流量的(de)--般公式爲:

　　标準孔(kong)闆流量系數;m爲截(jie)面比;D爲管道直徑(jing),m;T爲同點的溫度;293爲(wèi)标準絕對溫度,℃;Pr爲(wei)孔闆上風端測得(dé)的絕對壓力,KPa;X爲混(hun)合氣體中的瓦斯(sī)濃度,%。
2.3按節流型流(liu)量計的流量計算(suàn)
2.3.1.計算公式
節流式(shì)流量計的流量計(ji)算公式的普遍形(xing)式:

　　式中:K3爲一常數(shu)項,由公式中各量(liang)的計算确定K3值的(de)大小，在國際單位(wèi)制中,K=/2π/4=1.11072,若按工程上(shang)的習慣,孔徑D的單(dān)位用毫米,流量Q的(de)單位用m3/min,則K3=/2π/4x60x10-6=0.00006664;C爲流出(chu)系數,标準孔闆的(de)流出系數C由Stolz方程(chéng)确定:C=0.5959+100.75+0.0312β-1-0.1840β°+0.0029p2S(一)ReD0.0900L,β*(1-β')-1-0.0337L2β',當L≥0.0390/0.0900(=0.4333)時,β*(1-β°)-的系(xì)數用0.0390;L爲孔闆上遊(yóu)端面到上遊取壓(yā)口的距離除以管(guǎn)道直徑得出的商(shāng),L=l,/D;L2爲孔闆下遊端面(miàn)到下遊取壓口的(de)距離除以管道直(zhi)徑得出的商,L2=l1/D。
對于(yu)D和D/2的取壓孔闆,由(yóu)于L1總大于0.4333,因此,β4(1–β4)-'的(de)系數爲0.0390,L2=0.47,所以β的系(xi)數爲-0.01584。故:C=0.5959+0.03123'-0.1840β°+0.0029β^'(j)1060.75+Ren0.0390β°(1-β*)-1-0.01584β。
2.3.2适用範圍(wéi)
　　對于D-D/2取壓的标準(zhun)孔闆:孔徑d≥12.5mm;管徑50mm≤D≤1000mm;直(zhí)徑比0.2≤β≤0.75;雷諾數R≥1260βD。
3各流(liu)量計算方法的對(dui)比
　　在實際礦井瓦(wǎ)斯抽放系統中,對(dui)流量影響最大的(de)參數爲孔闆流量(liàng)計壓差,根據屯留(liu)煤礦井下瓦斯抽(chou)放主幹管道上孔(kǒng)闆流量計的直徑(jìng)比β=0.5、管道内徑D=800mm,給出(chū)管道内混合氣體(ti)溫度爲17℃、孔闆流量(liang)計上遊取壓孔絕(jué)對靜壓p,=75kPa,管道中甲(jiǎ)烷濃度爲19%時,不同(tong)壓差下三種方法(fǎ)計算出的體積流(liú)量(标準狀态下)，如(rú)表2所示。

4結論
　　由表(biǎo)2的計算結果可知(zhī)，三種計算方法的(de)偏差在0.82%~2.57%之間,其中(zhong)“流量系數法”與“節(jiē)流型流量計計算(suàn)法”的計算結果最(zui)爲接近,其相對偏(pian)差在0.358%~0.364%之間,因此在(zai)礦井瓦斯抽放系(xi)統中，使用“流量系(xi)數法"計算孔闆流(liu)量計流量,計算精(jing)度完全能夠滿足(zú)礦井瓦斯抽放工(gong)程中礦井掌握抽(chōu)放瓦斯量的要求(qiú),給礦井安全生産(chǎn)及瓦斯抽放工程(chéng)合理組織提供可(kě)靠數據。

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