一位用戶向我們反映他的質(zhì)量流量計在二分之一大氣壓下測得的流量不準(zhǔn)確。這是怎么回事呢？由于體積流量變化的關(guān)系，在低于大氣壓的環(huán)境下測量質(zhì)量流量確實具有一定挑戰(zhàn)性。下面我們就來探究下負(fù)壓狀態(tài)下會發(fā)生什么，以及如何選擇合適量程范圍的質(zhì)量或體積流量計。

　　壓力對靜態(tài)氣體質(zhì)量與體積流量的影響

　　壓力是指作用于物體表面的力。根據(jù)理想氣體定律PV=nRT，氣體的體積(V)隨壓力(P)增大而減小。因為氣體是可壓縮的，當(dāng)壓力增大時，氣體分子間的間距會縮??；反之則分子間距變大，從而氣體體積增大。但無論如何，其中所包含的空氣分子數(shù)(即摩爾質(zhì)量)是恒定不變的。

　　想像一下，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(1 atm≈14.696 psia)25°C時往一個有韌性非彈性的容器(比如：聚酯薄膜氣球)內(nèi)充入500 cm3空氣。若增大壓力至2 atm時，空氣分子間的間距會縮小，體積將被壓縮至250cm3；若減小壓力至0.5 atm，空氣體積將膨脹至1000 cm3；若繼續(xù)減小壓力至0.25 atm，體積則將增大至2000 cm3；在整個過程中，空氣本身的量并無增加或減少，容器內(nèi)空氣的摩爾質(zhì)量亦保持500 scm3恒定不變。

　　管道壓力對動態(tài)氣體的影響

　　當(dāng)空氣進入運動狀態(tài)，其體積隨著壓力而不斷變化著，就如上文提到的壓力翻倍時體積流量減半，壓力減小時體積流量增大，但流動著的空氣分子的數(shù)量(即質(zhì)量流量)卻始終不變。

　　選擇適當(dāng)量程范圍的質(zhì)量流量計用于負(fù)壓應(yīng)用

　　壓差式質(zhì)量流量計內(nèi)已為可能會流經(jīng)的最大的體積流量預(yù)設(shè)通路，當(dāng)流量計用于負(fù)壓應(yīng)用時，須加大該通路以保證擴張的體積流量順利通過。

　　以一臺滿量程為500 sccm(scm3)的ALICAT質(zhì)量流量計為例，若在兩倍大氣壓下流過質(zhì)量流量為500 sccm的氣體，其體積流量僅為250 ccm，縮小的體積流量并不會對流量的測量產(chǎn)生任何影響，因為該流量計實際上可處理兩倍于該數(shù)值的流量。

　　若二分之一大氣壓下氣體的質(zhì)量流量為500 sccm，那么體積流量將翻倍至1000 ccm，這時采用滿量程為500 sccm的質(zhì)量流量計就太小了，須選擇1000 sccm。為確保質(zhì)量流量仍具有最佳的測量分辨率，我們會將設(shè)備體積流量標(biāo)定至1000 ccm、而質(zhì)量流量標(biāo)定至500 sccm。以此類推，四分之一大氣壓下須采用四倍于目標(biāo)量程的質(zhì)量流量計，并將設(shè)備的質(zhì)量流量標(biāo)定至500 sccm、體積流量至2000 ccm。

　　一般來說，ALICAT質(zhì)量流量計用于不低于0.8個大氣壓(即11.5 psia)的工況時無需進行量程擴容；最大可擴容至5倍量程用于0.2個大氣壓(即2.9 psia)的工況下。

　　選擇適當(dāng)量程范圍的質(zhì)量流量控制器用于真空及負(fù)壓應(yīng)用

　　不同于質(zhì)量流量計，壓差式質(zhì)量流量控制器用于負(fù)壓應(yīng)用時無需進行量程擴容，只須將比例控制閥后置即可，從而形成音速屏障以避免流量傳感器遭受氣體體積擴張帶來的沖擊。從下面的圖形示例中可以看到，質(zhì)量流量控制器內(nèi)部的測量端子與大氣相通(1個大氣壓)，氣體進入負(fù)壓(四分之一大氣壓)工況并于通過閥門后才發(fā)生體積膨脹，如上文所述，工況從1個大氣壓變化至四分之一大氣壓時，氣體的質(zhì)量流量維持恒定不變。

　　如您有關(guān)于負(fù)壓或真空應(yīng)用方面的疑問，歡迎聯(lián)系我們180 9235 6836

 

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