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

客戶的質(zhì)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(zhì)量流量可能具有挑戰(zhàn)性，因為它會改變體積流量。在這篇文章中，上海上儀股份公司將研究在這些條件下究竟發(fā)生了什么，以及如何確保您的質(zhì)量流量計或體積流量計的尺寸適合您的應用。

壓力對靜態(tài)氣體質(zhì)量和體積的影響

壓力是施加在表面上的力的量度。根據(jù)理想氣體定律（PV = nRT），隨著壓力（P）的增加，氣體占據(jù)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(jù)更大的體積。然而，在每種情況下，體積內(nèi)的空氣分子數(shù)（n，摩爾質(zhì)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(huán)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(nèi)的空氣摩爾質(zhì)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(shù)（質(zhì)量流量）不會改變。

測量低于大氣壓的流量計

基于差壓的質(zhì)量流量計具有內(nèi)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(zhàn)，因為流量計可以處理兩倍的量。

現(xiàn)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(zhì)量流量分辨率，我們將指定500 sccm（質(zhì)量）和1000 ccm（體積）的自定義范圍。類似地，在0.25atm處，儀表將被構(gòu)建為預期質(zhì)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(cè)。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(nèi)的測量頭始終可以看到環(huán)境空氣壓力（1個大氣壓）下的流量。上海上儀股份公司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(zhuǎn)換到0.25個大氣壓時，質(zhì)量流量保持不變。