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東莞市廣聯(lián)自動(dòng)化科技有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品： kubler庫(kù)伯勒編碼器，kubler旋轉(zhuǎn)編碼器，HYDAC壓力傳感器，EGE傳感器，力士樂(lè)比例閥 |
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2019-8-27 閱讀(1105)
alicat帶您了解基于壓差的層流測(cè)量
Alicat質(zhì)量流量??儀器的工作原理是基于壓差的層流測(cè)量。我們的流量計(jì)和流量控制器是多參數(shù)（多變量）儀器，還顯示我們用于確定體積流量和質(zhì)量流量的壓力和溫度數(shù)據(jù)。
Poiseuille的層流測(cè)量方程
內(nèi)部補(bǔ)償層流（ICL）單元中流量測(cè)量的一種方法是基于Poiseuille方程的物理特性。首先，創(chuàng)建內(nèi)部限制。這種限制被稱為層流元件（LFE）。LFE迫使氣體分子沿著通道的長(zhǎng)度以平行路徑移動(dòng)，幾乎消除了流動(dòng)湍流。在層流區(qū)域內(nèi)測(cè)量壓差。
Poiseuille方程量化了壓降與層流體積流量之間的關(guān)系，如下：
Q =（P 1 -P 2）πR 4 /8ηL
哪里：
Q =體積流量
P 1 =入口處的靜壓
P 2 =出口處的靜壓
r =限制的液壓半徑
η=流體的粘度
L =限制的長(zhǎng)度
由于π，r和L對(duì)于給定的LFE是恒定的，因此該等式可以重寫為：
Q = K（ΔP）/η
在該等式中，K是由限制的幾何形狀確定的常數(shù)因子。它以更簡(jiǎn)單的形式顯示了體積流速（Q），壓差（ΔP）和粘度（η）之間的線性關(guān)系。
氣體溫度的變化會(huì)影響氣體的粘度。這需要溫度測(cè)量來(lái)確定η的值。對(duì)于大多數(shù)基于壓差的裝置，這通過(guò)手動(dòng)參考指示在給定溫度下氣體的粘度特性的圖表來(lái)完成。在Alicat中，通過(guò)使用離散溫度傳感器和微處理器連續(xù)執(zhí)行該參考。
質(zhì)量流量測(cè)量
此時(shí)，僅確定了體積流量。對(duì)于層流裝置來(lái)解決熱流儀器的范圍限制，必須進(jìn)行額外的測(cè)量以確定氣體的實(shí)際質(zhì)量流速。體積流量與質(zhì)量流量之間的關(guān)系是：
質(zhì)量=體積*密度校正因子
理想的氣體定律向我們表明，氣體的密度受其溫度和壓力的影響。使用理想氣體定律，溫度對(duì)密度（恒定壓力）的影響是：
ρ 一個(gè) /ρ 小號(hào) = T 小號(hào) / T 一
哪里：
ρ 一個(gè) =密度在流動(dòng)條件
? 一個(gè) =溫度（°K）在流動(dòng)條件以開(kāi)爾文
ρ 小號(hào)在標(biāo)準(zhǔn)條件下（STP）=密度
? 小號(hào)在標(biāo)準(zhǔn)條件下（STP）以開(kāi)爾文=溫度（°K）
（° K =°C +273.15）
同樣，壓力對(duì)密度（恒溫）的影響是：
ρ 一個(gè) /ρ 小號(hào) = P 一 / P 小號(hào)
哪里：
ρ 一個(gè) =密度在流動(dòng)條件
P 一個(gè)在流動(dòng)條件=壓力
ρ 小號(hào) =密度在標(biāo)準(zhǔn)條件下（STP）
P 小號(hào) =在標(biāo)準(zhǔn)條件下的壓力（STP）
因此，為了確定質(zhì)量流量（M），必須對(duì)體積流量（Q）應(yīng)用兩個(gè)校正因子：溫度和壓力對(duì)密度的影響。轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量可以一起寫成：
M = Q（T s / T a）（P a / P s）
在Alicat質(zhì)量流量??計(jì)中，離散的壓力傳感器放置在流動(dòng)的層流區(qū)域中。該信息被發(fā)送到微處理器并與來(lái)自離散溫度傳感器的數(shù)據(jù)組合以進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?jì)算以確定質(zhì)量流量。
標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力（STP）
執(zhí)行質(zhì)量流量計(jì)算需要參考一組標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力條件（STP），如變量T s和P s所示。STP通常在海平面條件下定義，但該慣例不存在單一標(biāo)準(zhǔn)。常見(jiàn)STP參考條件的示例包括：
0°C和1013 mbar
25°C和14.696 psia
0°C和760 torr或mmHg
值得注意的是，盡管質(zhì)量的典型單位以克或千克每單位時(shí)間表示（通常稱為“真實(shí)質(zhì)量流量”），但質(zhì)量流量表示為標(biāo)準(zhǔn)體積流量已成為標(biāo)準(zhǔn)。例子包括slm / slpm（標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘），sccm（標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘）和scfh（標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/小時(shí)）。通過(guò)了解設(shè)備的STP設(shè)置和該STP處的特定氣體的密度，可以確定以克/分鐘，千克/小時(shí)等為單位的流速，如以下示例所示。
鑒于：
氣體=氦氣
M = 250 SCCM
STP = 25°C和14.696 PSIA
氣體密度= 0.166克/升
真實(shí)質(zhì)量流量= M *氣體密度STP
真實(shí)質(zhì)量流量=（250 SCCM）（1升/ 1000 CC）（0.1636克/升）
真實(shí)質(zhì)量流量= 0.0409克/分鐘氦氣
