x

Zoek resultaten

Loading...


Druk- en temperatuurcompensatie

 

Een kilogram product is eenduidig. Als iemend het heeft over een cubieke meter daarentegen is een nadere specificatie opportuun. Immers vloeistoffen en met name gassen zetten uit bij hogere temperaturen (een enkele uitzondering daargelaten). Onder hogere druk wordt het volume verkleind. Vloeistoffen slechts zeer gering, maar gassen in het bijzonder, zijn samendrukbaar.

Om een hoeveelheid gemeten volume beter te omschrijven kan worden gerefereerd naar het volume zoals dat zou zijn onder "normaalomstandigheden".

Het is niet verplicht, maar ijkwaardige, volumetrische vloeistofflowmetingen worden meestal gecombineerd met een temperatuurmeting. Zowel het meetsignaal van de flowmeter als dat van de temperatuursensor wordt ingelezen in een flowcomputer. Hier wordt de invloed van de expansie door de temperatuur berekend en wordt de flowmeter voor gecorrigeerd. De invloed van de druk op het volume van een vloeistof is nihil, en daar wordt vrijwel nooit voor gecorrigeerd. Let op: het is er wel, en voor sommige vloeistoffen kan het voldoende relevant zijn. Overigens, de dimensies van een flowmeter worden ook beïnvloed door temperatuur en druk. In bijvoorbeeld meerkanaals ultrasone gasflowmeters wordt rekening gehouden met dit fenomeen.

Maar gassen.... dat is duidelijk een ander verhaal. Een eenvoudige benadering is te doen middels de wet van Boyle en Gay-Lussac, die ervan uitgaat dat het een "ideaal gas" is. De formule luidt:

P * V / T = constant. of anders gezegd: P1 * V1 / T1 = P2 * V2 / T2 

  • P1 is de druk in situatie 1, uitgedruk in een absolute eenheid (dus geen overdruk)
  • V1 is het volume in situatie 1
  • T1 is de temperatuur uitgedrukt in Kelvin (K)
  • P2, V2 en T2 zijn de waarden in situatie 2.

In Nederland wordt de hoeveelheid gas doorgaans uitgedrukt in Nm³. Dat is het volume bij 1 atmosfeer en 0 ºC. Dat is een goede manier om de "echte" hoeveelheid gas te specificeren. Laten we dit situatie 1 noemen. Wanneer we 1 Nm³ gas comprimeren naar de helft, en de temperatuur blijft constant, betekent dat dat de druk verdubbeld wordt (zie bovenstaande formule). Varieert de temperatuur ook, dan variëren de druk en het actuele volume. Daarbij is steeds de wet van Boyle en Gay-Lussac te volgen.

In de praktijk is er geen ideaal gas. Waterstof en Helium benaderen dat wel, vanwege de kleine moleculen en de minimale onderlinge interactie tussen de moleculen. Voor nauwkeurige berekeningen, met name bij koolwaterstoffen, dient rekening gehouden te worden met de compressibiliteitsfactor Z. Dan luidt de formule:Flowcomputer

P * V = Z * n * R * T

Voor een ideaal gas is Z=1. De compressibiliteitsfactor Z is natuurlijk afhankelijk van het medium, maar ook van druk en temperatuur. Voor koolwaterstoffen zijn verschillende "standaarden" zoals NX-19, SGERG en AGA8. De ene is wat complexer dan de andere.

In een flowcomputer wordt de gemeten flow (in actuele volume eenheden) gecorrigeerd voor de lineariteit daarvan, en de invloeden van druk, temperatuur en compressibiliteit. Soms ook wordt het meetsignaal van een gasanalyser in de flowcomputer ingelezen voor de berekening van de compressibiliteit, en ook voor het berekenen van bijvoorbeeld de massaflow en calorische waarden.

 
Druk- en temperatuurcompensatie