ALICAT-差壓原理:精準流量測量的核心技術
什么是質量流量?
Alicat很多系列設備可測量和控制氣體的質量流量。當氣體流經Alicat設備時，它會通過一個帶有溫度和壓力傳感器的流道。這些傳感器測量氣流的瞬時溫度和壓力，并利用這些信息，結合己知的氣體屬性，來計算質量流量。
質量流量本質上是在特定的溫度和壓力條件下標準化的體積流量。
使用瞬時溫度和壓力讀數計算質量流量
假設讓氬氣流經一臺Alicat質量流量設備。流道內的傳感器讀數為23°C和20 PSIA，這些值會顯示在設備的屏幕上。然而，這些值并不直接用于計算質量流量。
每臺Alicat設備都預裝了包含三維氣體屬性數據值的氣體表格。這些表格在整個質量流量設備的可用范圍內，繪制了符合NIST可追溯標準的氣體壓縮系數“和粘度數據與壓力和溫度的關系圖。屏幕上顯示的質量流量是氣體在標準溫度和壓力(STP)條件下流動時的體積流量。
簡單的步驟如下:
-
設備使用氣體的實際溫度和壓力來計算瞬時體積流量，
-
設備使用一種算法來計算如果氣體處于25°C和1個大氣壓條件下的流量
-
設備輸出一個標準化的體積流量，即質量流量。
STP條件
無論是在23°C和20 PSIA下流動，還是在-10°C和56 PSIA下流動，亦或是在42°C和14PSIA下流動…….屏幕上顯示的質量流量值始終是相同的。所有測量值都使用STP條件轉換為標準化的體積流量。默認的STP條件是25°C和1個大氣壓(14.6959 PSIA)，但這是可調的。
回到上面的例子，將為23°C和20 PSIA下的氬氣計算一個標準化的體積流量。然而，在25°C和1個大氣壓下，氬氣具有以下屬性:
-
**粘度:226.23990
-
-密度:1.63387
-
壓縮系數:0.9993656
無論您在何種溫度或壓力下使氬氣流過，屏幕上顯示的值都將是該氣體在25°C和1個大氣壓下流動時的值。
質量流量的單位
由于質量流量是標準化的體積流量，其單位通常如此表示。例如包括SLPM(標準升/分鐘)、SCCM°(標準立方厘米/分鐘)和SCFH(標準立方英尺/小時)。
這些是體積/時間單位，而不是質量單位。然而，可以使用以下方程輕松地將質量流量轉換為真實質量流量:真實質量流量=(質量流量)x(在STP或NTP下的氣體密度)。您只需要質量流量值和氣體密度即可。
-些質量流量儀器直接輸出真實質量流量測量值，例如科里奧利儀器。
何時使用質量流量
- 質量流量是標準化的，因此您可以放心地讓**數量的粒子流過您的系統，而無需擔心溫度或壓力的波動。質量流量設備通常用于需要高精度、**測量和控制特定氣體量的應用。
-
想象一下您需要以恰好5 SLPM的流量讓氬氣流經一個質量流量控制器。當您開始流動時，氣體的溫度和壓力是23°C和20 PSIA。然而，有人打開了附近的爐子，溫度上升到27°C。該設備將始終將數值校正到STP條件(25°C和1個大氣壓)，并且流過的是**數量的粒子。
- 許多應用受益于測量和控制質量流量，包括生物反應器脫氣、燃料電池膜測試和天然氣監理。
質量流量是否隨密度變化?
-
質量流量取決于所流動氣體的密度。對于層流差壓設備，了解所流動氣體的確切成分非常重要，以便進行**的密度校正，
-
幸運的是，Alicat差壓計和差壓控制器“預裝了98種以上包含氣體密度信息的氣體。在標準條件下進行計算和報告的一個額外好處是，如果您不小心選錯了氣體進行流動，可以相對容易地對您的流量數據應用校正因子，
- 真實質量流量測量也依賴于密度。然而，科里奧利質量流量計和科里奧利質量流量控制器不使用已知的氣體屬性來計算流量。它們能夠自己測量流體密度，并準確輸出真實質量流量，即使流動的是成分未知的工藝流體。