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淺析低于大氣壓的壓力如何影響金屬浮子流量計流量測量

發布日期:2019-08-28  來源:  作者:  瀏覽次數:
【導讀】:客戶的質量流量計在半個大氣壓下無法正確測量。是什么賦予了?在低于大氣壓的壓力下測量質量流量可能具有挑戰性,因為它會改變體積流量。在這篇文章中,我們將研究在這些條件下究竟發生了什么,以及如何確保您的質量流量計或體積流量計的尺寸適合您的應用。......
客戶的質量流量計在半個大氣壓下無法正確測量。是什么賦予了?在低于大氣壓的壓力下測量質量流量可能具有挑戰性,因為它會改變體積流量。在這篇文章中,我們將研究在這些條件下究竟發生了什么,以及如何確保您的質量流量計或體積流量計的尺寸適合您的應用。
 
壓力對靜態氣體質量和體積的影響
壓力是施加在表面上的力的量度。根據理想氣體定律(PV = nRT),隨著壓力(P)的增加,氣體占據的空間體積(V)減小。這是因為氣體是可壓縮的,并且當壓力增加時它們的分子彼此靠近。如果壓力降低,則分子進一步分開并占據更大的體積。然而,在每種情況下,體積內的空氣分子數(n,摩爾質量)保持不變。
 
讓我們想象一個靈活的非彈性容器,如聚酯薄膜氣球。我們在大氣壓(1個大氣壓,約14.696 psia)和標準環境溫度(25°C)下填充500 cm3的空氣。如果我們將壓力加倍到2個大氣壓,則空氣分子靠得更近,體積被壓縮到250立方厘米。如果我們將原始壓力減半至0.5個大氣壓,則體積增加一倍至1000立方厘米。如果我們再次將壓力減半至0.25個大氣壓,則體積增加到2000立方厘米。在每種情況下,我們既沒有移除也沒有添加任何空氣,因此容器內的空氣摩爾質量保持為500 scm3的空氣。
 
線壓對運動氣體的影響
當空氣開始運動時,其體積會隨著壓力的變化而變化,如上所述。將管線壓力加倍使體積流量減半,并且降低管線壓力會增加體積流量。但是,流動的空氣分子數(質量流量)不會改變。
 
測量低于大氣壓的流量計
基于差壓的質量流量計具有內部流動通道,其尺寸適合于預期通過它們的非常高體積流量。當這些儀表用于低于大氣壓的應用時,它們可能需要加大尺寸以便處理增加的體積流量。
 
以全尺寸(M-500SCCM-D)為500 sccm(scm3)的Alicat金屬浮子流量計為例。如果我們在壓力的兩倍(2個大氣壓)下流過500sccm,則體積流速降低到250ccm。實際氣流量的減少不會對流量測量造成任何挑戰,因為流量計可以處理兩倍的量。
金屬管浮子流量計.jpg
現在,如果我們打算在0.5 atm下流過相同的500 sccm,我們就知道體積流量將翻倍至1000 ccm。我們的流量計尺寸為500 sccm太小; 相反,我們應該使用尺寸為1000 sccm(M-1SLPM-D)的儀表。為了保持非常大質量流量分辨率,我們將指定500 sccm(質量)和1000 ccm(體積)的自定義范圍。類似地,在0.25atm處,儀表將被構建為預期質量流量(M-2SLPM-D)的四倍,并且范圍為500sccm和2000ccm。
 
一般來說,Alicat金屬浮子流量計可以使用低至0.8 atm / 11.5 psia而不會過大。我們可以在流量計尺寸過大時使用,壓力低至0.2 atm / 2.9 psia。
 
用于真空和低于大氣壓的上漿金屬浮子流量計
與儀表不同,基于壓差的金屬浮子流量計不需要在超大氣壓條件下使用。對于這些應用,我們將比例控制閥定位在控制器的下游側。這形成了聲屏障,其屏蔽了流量傳感器免受氣體的體積膨脹。在下面的示例中,金屬浮子流量計內的測量頭始終可以看到環境空氣壓力(1個大氣壓)下的流量。氣體進入低于大氣壓的條件(0.25個大氣壓),并且只有在通過閥門后才會膨脹。與前面的例子一樣,當氣體從1個大氣壓轉換到0.25個大氣壓時,質量流量保持不變。
 

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