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什么是质量流量

更新时间:2024-04-03点击次数:173

大多数艾里卡特设备测量和控制气体的质量流量。当气体流经 Alicat 时,它会流经带有温度和压力传感器的流道。这些传感器测量气流的瞬时温度和压力,并结合已知的气体特性使用该信息来计算质量流量。


该质量流量实际上是根据一组特定的温度和压力条件标准化的体积流量。


使用瞬时温度和压力读数计算质量流量

想象一下氩气流过 Alicat 质量流量仪器。流内的传感器读取 23℃ 和 20 PSIA,这些值显示在设备的屏幕上。然而,这些值并不直接用于计算质量流量。


每个 Alicat 设备都加载有包含 3 维气体属性数据值的气体表。这些表格绘制了质量流量设备整个可用范围内的 NIST 可追踪气体压缩性和粘度数据与压力和温度的关系。屏幕上显示的质量流量是气体在标准温度和压力(STP)条件下流动时的体积流量。


简单步骤如下:

1.该装置利用气体的实际温度和压力来计算瞬时体积流量。

2.该设备使用一种算法来计算气体在25 1 atm下的流速。

3.该设备输出标准化体积流量或质量流量。


直通车条件

无论是在 23 20 PSIA、-10 56 PSIA、还是 42 14 PSIA 下流动......屏幕上显示的质量流量始终是相同的值。所有测量值均使用 STP 条件转换为标准化体积流量。默认 STP 条件为 25 1 atm (14.6959 PSIA),但这可以调整。


回到上面的示例,将计算 23 20 PSIA 下氩气的标准化体积流量。然而,在 25 1 atm 下,氩气具有以下特性:

l 绝对粘度:226.23990

l 密度:1.63387

l 压缩率:0.9993656

无论您流过氩气的温度或压力如何,屏幕上显示的值始终就像气体在 25 1 atm 下流动一样。


质量流量单位

由于质量流量是标准化的体积流量,因此单位通常如此表示。示例包括 SLPM(标准升每分钟)、SCCM(标准立方厘米每分钟)和 SCFH(标准立方英尺每小时)。


这些是单位时间的体积,而不是质量单位。然而,使用以下方程可以轻松地将质量流量转换为真实质量流量:真实质量流量 =(质量流量)(STP 或 NTP 下的气体密度)。您所需要的只是质量流量和气体密度。


一些质量流量仪器直接输出真实的质量流量测量结果,例如科里奥利仪器。


何时使用质量流量

质量流量是标准化的,因此您可以放心地使精确数量的颗粒流过系统,而不必担心温度或压力波动。质量流量设备通常用于需要高精度、精密测量和控制特定气体量的应用。


想象一下,您需要使氩气以 5 SLPM 的速度流过质量流量控制器。当开始流动时,气体的温度和压力为 23 20 PSIA。然而,有人打开附近的炉子,温度升至27。该设备将始终将这些值校正为 STP 条件(25 1 atm),并且将流过精确适量的颗粒。


许多应用都受益于测量和控制质量流量,包括生物反应器除气、燃料电池膜测试和天然气监测。


质量流量随密度变化吗?

质量流量取决于流动气体的密度。对于层流压差装置,了解流动气体的确切成分非常重要,以便可以进行精确的密度校正。


幸运的是,艾里卡特压差计和控制器预装了98 多种包含气体密度信息的气体。在标准条件下计算和报告的好处是,如果您不小心选择了错误的气体,则可以很容易地将校正因子应用于流量数据。


真实的质量流量测量还取决于密度。然而,科里奥利质量流量计和控制器不使用已知的气体特性来计算流量。它们能够自行测量流体密度并准确输出真实的质量流量,即使在流动成分未知的过程流体时也是如此。

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