當你在流量計中從一種氣體切換到另一種氣體，新的氣體測量是否和原來(lái)的氣體一樣準確? 作為擁有20多年多氣體流量校準經(jīng)驗的行業(yè)先鋒，Alicat經(jīng)常被問(wèn)到這個(gè)問(wèn)題。 1 非理想氣體定律綜述 為什么在A(yíng)licat質(zhì)量流量計上改變氣體時(shí)，精度不會(huì )發(fā)生變化？ Alicat的層流差壓式質(zhì)量流量計通過(guò)測量層流元件(LFE)上的壓降來(lái)確定流量。更高的流速會(huì )相應地產(chǎn)生更高的壓降。 當我們觀(guān)察真實(shí)世界的氣體變化時(shí)，情況就變得更加復雜了。 根據泊肅葉定律，在給定的層流條件下，流體的壓降與流體的粘度成正比。例如，蜂蜜比水更粘稠，所以它比水有更大的流動(dòng)阻力，并在相同的流速下產(chǎn)生更高的壓降。 什么影響流體粘度?每一種流體，無(wú)論是氣體還是液體，都有其固有的粘度。這說(shuō)明它們在分子水平上的相互作用。 粘度與分子量無(wú)關(guān)。氫和氦的分子量都比空氣小得多，但氫的粘度只有空氣的一半，流動(dòng)更容易，而氦的粘度比空氣略高。 粘度隨溫度而增加，但隨壓力而減少。對于氣體，粘度隨溫度的平方根而變化。 另一方面，壓力對粘度的影響很小，25°C時(shí)空氣的粘度僅增加0.8%，從1bar增加到10bar。 另一個(gè)復雜的問(wèn)題是氣體壓縮系數(z)，這是一種測量氣體行為與理想氣體定律(PV=nRT)的偏離程度的方法。 假設z值為1表示理想氣體行為，通常，具有更復雜分子的氣體表現出更低的可壓縮性因子(非理想氣體方程PV=znRT中的z)，這也表明這些氣體的密度更大。 當管線(xiàn)壓力增加或溫度降低時(shí)，可壓縮性對流量讀數的影響更大。密切關(guān)注所有這些變量需要一些先進(jìn)的流量測量技術(shù)。 Alicat改變氣體的方法確保了當氣體介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，流量控制和測量過(guò)程不會(huì )出現任何精度損失。 2 Alicat氣體選擇:不允許k因子 如果你用過(guò)熱式質(zhì)量流量控制器，你可能熟悉k因子。 假設你的質(zhì)量流量控制器是用氮氣校準的，但你想用它來(lái)測量氬氣的流量。你可以在制造商的k因子圖表中找到氬氣，然后將這個(gè)轉換因子與氮校準的流量讀數相乘，得到氬的等效流量讀數。 根據您的精度要求和操作條件，這可能是一個(gè)合適的方法。但是，如果您你希望得到更高的準確性，那么您可能會(huì )失望。 用來(lái)運行熱式質(zhì)量流量控制器的氣體的熱特性也高度依賴(lài)于壓力和溫度，就像粘度和壓縮性一樣。 如果您的操作壓力或溫度與k因子圖表中定義的有顯著(zhù)差異，則k因子無(wú)法提供準確的流量校正。 因此，許多熱式質(zhì)量流量計的制造商在使用k因子時(shí)提供了不太嚴格的精度規范。 認識到單點(diǎn)k因子不能解釋這些變化的溫度和壓力條件，Alicat使用了一種與之不同的方法。 當您進(jìn)入Alicat質(zhì)量流量控制器的氣體選擇菜單，從空氣切換到氬氣時(shí)，Alicat用氬氣數據代替空氣校準數據，使用從氬氣的非理想氣體特性的三維氣體特性數據導出的數學(xué)函數。 該數據表繪制了從Refprop 9中獲得的可壓縮性、粘度、壓力和溫度的NIST-可追溯的氣體特性數據，涵蓋了Alicat質(zhì)量流量控制器的整個(gè)可用范圍。然后數據被存儲為Alicat質(zhì)量流量控制器上的一個(gè)函數。 這意味著(zhù)這意味著(zhù)Alicat質(zhì)量流量控制器在2bar和23℃時(shí)與在6bar和37℃時(shí)訪(fǎng)問(wèn)不同的數據點(diǎn)。 質(zhì)量流量控制器自身的傳感器每秒一千次報告壓力和溫度的變化，因此Alicat總是在校準面上引用正確的點(diǎn)。 由三維氣體特性數據導出的*功能，結合壓力和溫度的實(shí)時(shí)傳感，當你在A(yíng)licat質(zhì)量流量計上改變氣體時(shí)，你的精度不會(huì )發(fā)生變化。 近，一家獨立的校準機構進(jìn)行的測試顯示，當使用空氣校準的Alicat質(zhì)量流量控制器測量12% CO2 + 7% O2 + 81% N2的NIST可追溯校準氣體混合物時(shí)，總誤差僅為讀數的0.15%。 —— END —— |
