一、提問

  用科氏力質量流量計測量液氨流量，儀表顯示的流體密度為610kg/m3時，流量示值穩定；密度在280～610kg/m3之間變化時，流量示值跳躍。流量計安裝和管道走向如圖2.56所示。

二、分析

(1)流量示值跳躍的原因

用戶要解決的問題是科氏力質量流量計示值穩定性問題。

圖2.56中的科氏力質量流量計，自帶被測流體密度顯示。用戶介紹，密度顯示正常時，流量顯示也正常；而密度下跌到280kg/m3時，質量流量顯示也下跌，此時的流量示值準與不準也不清楚。

這個問題的實質是兩相流流量測量問題。在液氨含氣率高時，質量流量示值小，流體密度小得更嚴重，所以體積流量增大。

（2）液氨中含氣率估算

從氣液混合物含氣率定義可推導出式（2.57）：

從圖2.56可看出，這是一個發送方利用儲罐中的氣液相平衡壓力將罐內液氨送到接收方緩沖罐的流程。儲罐內氣相壓力p與氣液分界面上的溫度t處于氣液平衡狀態，夏季由于環境溫度較高，儲罐內流體溫度相應升高，氣液相平衡壓力p也較高。冬季則較低。

用戶介紹，流量示值穩定的時候，科氏力流量計顯示的流體密度為610kg/m3，溫度約20℃，查相關資料得知，氨在純度較高時，20℃所對應的氣液相平衡壓力為0.857MPa，此時的液相密度:

(3)液氨中氣體的生成

假定發送方儲罐中的液氨溫度與環境溫度相等，但液氨在從儲罐流向下游的液氨緩沖罐過程中，在閥門V1、儀表以及管道上總是有壓力損失，液氨在沿著管道爬高6m時，也會因流體靜力學原因而出現36.6kPa的壓降(含氣率為0時的數值)，壓力的降低對應著一個液氨溫度的降低，也對應著一定數量液氨蒸發，由液態變成氣態，這是氣體生成的第一個原因。

第二個原因是因為液氨溫度降低后，與周圍環境溫度出現溫差，從而有一定數量的熱量被處于氣液平衡狀態的液氨所吸收，引起液氨蒸發變成氣相。

三、處理方法

(1)流量計安裝位置前移

管道中的氣態氨是在液氨輸送過程中逐漸生成并流向下游的緩沖罐的。其實，液氨在從儲罐底部剛剛流出時，管道內并無氣體，不僅如此，此處的液氨還有一定的過冷深度，因為此處位于氣液分界面以下約1m，由于流體靜力學的原因，分界面以下每過1m高度差，流體靜壓就升高5.98kPa(液氨密度以610kg/m計)。所以，將流量計的安裝位置前移，能有效地減少流量計測量管內流體的含氣率。

(2)避免用流量計前的閥門控制流量

在圖2.56中，緩沖罐上方有一臺控制閥V2，用于控制進入緩沖罐的流量。在儲罐的出口有一臺閥V1。正確的做法是將V1開足，而且流量計前的任何一段輸送管道內不能有大的阻力，用V2控制流量。

如果將閥V1關小，將會使流量計測量管內壓力大幅度降低，含氣率大幅度升高。

(3)注意管道絕熱保溫

液氨在管道內從儲罐流到緩沖罐，沿途經管壁從大氣吸收熱量，含氣率逐漸升高，改善管道和管件的保溫，有利于降低含氣率。

四、反饋的信息

用戶后來利用停車檢修機會從液氨總管上開口取氨，科氏力流量計顯示的密度值穩定在510~610kg/m3，流量示值也較穩定。流體溫度穩定在20℃左右。p=510kg/m3時，用式(2.57)計算，對應含氣率為16.6%，比改裝前大幅度降低。

五、討論

在流量測量中，液氨和其他高飽和蒸氣壓的液體一樣，是難度極高的被測介質，如果處理的不好，渦輪流量計、渦街流量計、差壓流量計等絕大多數流量計都會敗下陣來。