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浅析低于大气压的压力如何影响金属浮子流量计流量测量

发布日期:2019-08-28  来源:  作者:  浏览次数:
【导读】:客户的质量流量计在半个大气压下无法正确测量。是什么赋予了?在低于大气压的压力下测量质量流量可能具有挑战性,因为它会改变体积流量。在这篇文章中,我们将研究在这些条件下究竟发生了什么,以及如何确保您的质量流量计或体积流量计的尺寸适合您的应用。......
客户的质量流量计在半个大气压下无法正确测量。是什么赋予了?在低于大气压的压力下测量质量流量可能具有挑战性,因为它会改变体积流量。在这篇文章中,我们将研究在这些条件下究竟发生了什么,以及如何确保您的质量流量计或体积流量计的尺寸适合您的应用。
 
压力对静态气体质量和体积的影响
压力是施加在表面上的力的量度。根据理想气体定律(PV = nRT),随着压力(P)的增加,气体占据的空间体积(V)减小。这是因为气体是可压缩的,并且当压力增加时它们的分子彼此靠近。如果压力降低,则分子进一步分开并占据更大的体积。然而,在每种情况下,体积内的空气分子数(n,摩尔质量)保持不变。
 
让我们想象一个灵活的非弹性容器,如聚酯薄膜气球。我们在大气压(1个大气压,约14.696 psia)和标准环境温度(25°C)下填充500 cm3的空气。如果我们将压力加倍到2个大气压,则空气分子靠得更近,体积被压缩到250立方厘米。如果我们将原始压力减半至0.5个大气压,则体积增加一倍至1000立方厘米。如果我们再次将压力减半至0.25个大气压,则体积增加到2000立方厘米。在每种情况下,我们既没有移除也没有添加任何空气,因此容器内的空气摩尔质量保持为500 scm3的空气。
 
线压对运动气体的影响
当空气开始运动时,其体积会随着压力的变化而变化,如上所述。将管线压力加倍使体积流量减半,并且降低管线压力会增加体积流量。但是,流动的空气分子数(质量流量)不会改变。
 
测量低于大气压的流量计
基于差压的质量流量计具有内部流动通道,其尺寸适合于预期通过它们的非常高体积流量。当这些仪表用于低于大气压的应用时,它们可能需要加大尺寸以便处理增加的体积流量。
 
以全尺寸(M-500SCCM-D)为500 sccm(scm3)的Alicat金属浮子流量计为例。如果我们在压力的两倍(2个大气压)下流过500sccm,则体积流速降低到250ccm。实际气流量的减少不会对流量测量造成任何挑战,因为流量计可以处理两倍的量。
金属管浮子流量计.jpg
现在,如果我们打算在0.5 atm下流过相同的500 sccm,我们就知道体积流量将翻倍至1000 ccm。我们的流量计尺寸为500 sccm太小; 相反,我们应该使用尺寸为1000 sccm(M-1SLPM-D)的仪表。为了保持非常大质量流量分辨率,我们将指定500 sccm(质量)和1000 ccm(体积)的自定义范围。类似地,在0.25atm处,仪表将被构建为预期质量流量(M-2SLPM-D)的四倍,并且范围为500sccm和2000ccm。
 
一般来说,Alicat金属浮子流量计可以使用低至0.8 atm / 11.5 psia而不会过大。我们可以在流量计尺寸过大时使用,压力低至0.2 atm / 2.9 psia。
 
用于真空和低于大气压的上浆金属浮子流量计
与仪表不同,基于压差的金属浮子流量计不需要在超大气压条件下使用。对于这些应用,我们将比例控制阀定位在控制器的下游侧。这形成了声屏障,其屏蔽了流量传感器免受气体的体积膨胀。在下面的示例中,金属浮子流量计内的测量头始终可以看到环境空气压力(1个大气压)下的流量。气体进入低于大气压的条件(0.25个大气压),并且只有在通过阀门后才会膨胀。与前面的例子一样,当气体从1个大气压转换到0.25个大气压时,质量流量保持不变。
 

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