Как давление и температура влияют на измерение расхода водорода

Измерение расхода водорода может оказаться более сложной задачей, чем измерение расхода многих обычных промышленных газов. Водород имеет очень низкую плотность, и изменения давления и температуры могут существенно повлиять на его физическое состояние и объемный расход.

По этой причине при выборе и настройке системы следует учитывать давление и температуру.расходомер водорода, особенно когда измеренное значение необходимо преобразовать в массовый расход или стандартный объемный расход.

1. Почему важны давление и температура?

Газ сжимаем, поэтому его объем изменяется при изменении давления или температуры.

Для одного и того же количества водорода измеренный рабочий объем может быть разным при разных условиях давления и температуры.

Например, водород, текущий по трубопроводу при высоком давлении, будет занимать гораздо меньший объем, чем такое же количество водорода при более низком давлении.

Температура имеет аналогичный эффект. При изменении температуры газа изменяются также его плотность и объем.

Вот почему для измерения расхода газа часто требуется информация о давлении и температуре, когда конечное значение выражается в виде стандартного или нормализованного объема.

2. Водород имеет очень низкую плотность.

Водород является самым легким газом и имеет гораздо меньшую плотность, чем природный газ в сопоставимых условиях.

Его низкая плотность может создать проблемы при измерении расхода на основе скорости, поскольку газ может достигать относительно высоких скоростей, даже если массовый расход не особенно велик.

Это делает важным выбор принципа измерения.

В зависимости от применения могут быть рассмотрены такие технологии, как кориолисовый, вихревой, термический массовый и другие методы измерения расхода газа.

3. Как давление влияет на измерение расхода водорода

Увеличение давления газа обычно увеличивает плотность газа.

Если расходомер измеряет объемный расход в реальных условиях эксплуатации, изменение давления меняет соотношение между объемом и массой.

Следовательно, если давление значительно изменяется во время работы, измеренный рабочий объем невозможно просто сравнить с фиксированным значением стандартного объема без применения соответствующей компенсации.

Таким образом, измерение давления может использоваться вместе с расходомером или компьютером расхода для расчета скорректированного или нормализованного расхода.

Для систем учета газа фактическую конфигурацию измерения следует выбирать в соответствии с требуемым выходным сигналом:

• Фактический объемный расход

• Стандартный объемный расход

• Нормальный объемный расход

• Массовый расход

4. Как температура влияет на измерение расхода водорода

Температура также изменяет плотность и объем газа.

При повышении температуры газ обычно расширяется. При понижении температуры газ сжимается.

Если система измерения расхода водорода сообщает стандартный объем, при преобразовании измеренного расхода в эталонные условия необходимо учитывать рабочую температуру.

Таким образом, измерение температуры может быть интегрировано в расходомер или осуществляться с помощью отдельного датчика температуры, в зависимости от конструкции системы.

5. Давление и температура работают вместе

Давление и температуру не всегда следует рассматривать независимо.

Плотность газа зависит как от давления, так и от температуры.

Упрощенно отношения можно представить как:

Плотность ∝ Давление/Температура

Это упрощенное представление, и для реальных расчетов газа может потребоваться коэффициент сжимаемости, особенно когда условия эксплуатации значительно отклоняются от поведения идеального газа.

Поэтому:

Измерение расхода → Давление + Температура + Свойства газа

может потребоваться для получения более значимого результата массы или эталонного объема.

6. Фактический объемный расход по сравнению со стандартным объемным расходом.

Это различие особенно важно для применений с водородом.

Фактический объемный расход

Это представляет собой объем, занимаемый водородом при фактическом давлении и температуре в трубопроводе.

Стандартный или нормальный объемный расход

Это преобразует измеренное количество газа в заданные опорные давление и температуру.

В разных отраслях и контрактах могут использоваться разные исходные условия, поэтому выбранный стандарт должен быть четко указан.

Для выполнения этого преобразования расходомер или компьютер расхода могут использовать входные данные давления и температуры.

7. Почему кориолисовы расходомеры могут быть привлекательны для водорода

Расходомеры Кориолиса непосредственно измеряют массовый расход, а не рассчитывают массу на основе объемного расхода и плотности.

Это может упростить измерение там, где требуемым параметром является массовый расход.

Многие современные измерители Кориолиса также могут предоставлять информацию о плотности и температуре.

Однако применение водорода по-прежнему требует тщательной оценки:

• Диапазон расхода

• Давление

• Температура

• Размер трубы

• Совместимость материалов

• Присоединения к процессу

• Требуемая точность

• Требования к опасным зонам

Таким образом, Кориолис не является автоматически правильным выбором для каждого применения водорода.

8. Вихревые расходомеры водорода.

Вихревые расходомеры также могут использоваться для измерения газа, включая водород, в зависимости от применения и конфигурации счетчика.

Вихревой принцип определяет течение по частоте вихрей, образующихся вокруг обтекаемого тела.

Поскольку плотность газа, давление и температура влияют на условия эксплуатации, применение необходимо сверить с диапазоном измерения счетчика.

Информация о давлении и температуре также может использоваться для компенсации или преобразования, когда требуются значения стандартного объема или массы.

9. Измерение расхода водорода в системах высокого давления.

Сжатие, хранение и транспортировка водорода может включать повышенное давление.

В таких случаях преобразователь давления и расходомер должны соответствовать реальным условиям эксплуатации.

Материал датчика давления также важен, поскольку водород может проникать в некоторые материалы и способствовать деградации материала, связанной с водородом.

Таким образом, система измерения должна учитывать оба фактора:

Производительность измерений

и

Совместимость материалов

Приборы для измерения давления, температуры и расхода следует выбирать как целостную измерительную систему, а не как полностью независимые устройства.

10. Что следует проверить перед выбором расходомера водорода?

Прежде чем запросить предложение, предоставьте:

• Состояние водорода: газ или жидкость

• Минимальный расход

• Нормальный поток

• Максимальный поток

• Рабочее давление

• Минимальное и максимальное давление

• Рабочая температура

• Минимальная и максимальная температура

• Размер трубы

• Требуемый вывод: масса или объем

• Стандартные условия, если требуется стандартный объем

• Требование к точности

• Классификация опасных зон

• Технологическое присоединение

• Протокол связи

Для жидкого водорода криогенные условия и возможное увлечение газа требуют дополнительных соображений при проведении измерений.

11. Распространенные проблемы измерения расхода водорода

Нестабильные показания

Большие изменения давления, температуры или скорости потока могут привести к нестабильным показаниям в зависимости от технологии измерения.

Неправильный стандартный объем

Неправильные исходные условия или отсутствие компенсации давления и температуры могут привести к неверным преобразованным значениям расхода.

Недостаточный диапазон настройки

Применение водорода может иметь широкий рабочий диапазон. Счетчик следует проверять на соответствие как минимальному, так и максимальному расходу.

Совместимость материалов

Датчики давления, уплотнения и смачиваемые материалы должны быть проверены на предмет работы с водородом.

Высокая скорость газа

Низкая плотность газа может привести к высокой скорости, что может ограничить подходящий рабочий диапазон некоторых технологий, основанных на скорости.

Заключение

Давление и температура являются важными факторами при измерении расхода водорода, поскольку они влияют на плотность и объем газа.

Базовые отношения таковы:

Давление + Температура → Плотность газа → Зависимость объёма/массового расхода

Для применений, требующих стандартного или нормализованного объема, может потребоваться компенсация давления и температуры. Для применений, требующих прямого массового расхода, подходящая технология измерения массового расхода может упростить систему измерения.

Кориолисовы и вихревые расходомеры можно рассматривать для работы с водородом, но окончательный выбор должен основываться на фактическом давлении, температуре, диапазоне расхода, размере трубы, точности и требованиях к установке.

Мы можем поставлять решения для измерения расхода водорода от таких производителей, какEndress+Hauser, KROHNE, Rosemount и другие бренды промышленного оборудования, вместе с датчиками давления и температуры.

Если вы выбираете расходомер для газообразного водорода, укажите диапазон расхода, давление, температуру и размер трубы для проверки конфигурации.