當(dāng)你在流量計(jì)中從一種氣體切換到另一種氣體，新的氣體測(cè)量是否和原來的氣體一樣準(zhǔn)確?

作為擁有20多年多氣體流量校準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)的行業(yè)先鋒，Alicat經(jīng)常被問到這個(gè)問題。

1

非理想氣體定律綜述

為什么在Alicat質(zhì)量流量計(jì)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(jì)通過測(cè)量層流元件(LFE)上的壓降來確定流量。更高的流速會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生更高的壓降。

當(dāng)我們觀察真實(shí)世界的氣體變化時(shí)，情況就變得更加復(fù)雜了。

根據(jù)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，無論是氣體還是液體，都有其固有的粘度。這說明它們?cè)诜肿铀缴系南嗷プ饔谩?/span>

粘度與分子量無關(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(duì)于氣體，粘度隨溫度的平方根而變化。

另一方面，壓力對(duì)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(fù)雜的問題是氣體壓縮系數(shù)(z)，這是一種測(cè)量氣體行為與理想氣體定律(PV=nRT)的偏離程度的方法。

假設(shè)z值為1表示理想氣體行為，通常，具有更復(fù)雜分子的氣體表現(xiàn)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(dāng)管線壓力增加或溫度降低時(shí)，可壓縮性對(duì)流量讀數(shù)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(cè)量技術(shù)。

Alicat改變氣體的方法確保了當(dāng)氣體介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，流量控制和測(cè)量過程不會(huì)出現(xiàn)任何精度損失。

2

Alicat氣體選擇:不允許k因子

如果你用過熱式質(zhì)量流量控制器，你可能熟悉k因子。

假設(shè)你的質(zhì)量流量控制器是用氮?dú)庑?zhǔn)的，但你想用它來測(cè)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(zhuǎn)換因子與氮校準(zhǔn)的流量讀數(shù)相乘，得到氬的等效流量讀數(shù)。

根據(jù)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(zhǔn)確性，那么您可能會(huì)失望。

用來運(yùn)行熱式質(zhì)量流量控制器的氣體的熱特性也高度依賴于壓力和溫度，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差異，則k因子無法提供準(zhǔn)確的流量校正。

因此，許多熱式質(zhì)量流量計(jì)的制造商在使用k因子時(shí)提供了不太嚴(yán)格的精度規(guī)范。

認(rèn)識(shí)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(dāng)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(shù)據(jù)代替空氣校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，使用從氬氣的非理想氣體特性的三維氣體特性數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)學(xué)函數(shù)。

該數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，涵蓋了Alicat質(zhì)量流量控制器的整個(gè)可用范圍。然后數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)為Alicat質(zhì)量流量控制器上的一個(gè)函數(shù)。

這意味著這意味著Alicat質(zhì)量流量控制器在2bar和23℃時(shí)與在6bar和37℃時(shí)訪問不同的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

質(zhì)量流量控制器自身的傳感器每秒一千次報(bào)告壓力和溫度的變化，因此Alicat總是在校準(zhǔn)面上引用正確的點(diǎn)。

由三維氣體特性數(shù)據(jù)導(dǎo)出的*功能，結(jié)合壓力和溫度的實(shí)時(shí)傳感，當(dāng)你在Alicat質(zhì)量流量計(jì)上改變氣體時(shí)，你的精度不會(huì)發(fā)生變化。

近，一家獨(dú)立的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的測(cè)試顯示，當(dāng)使用空氣校準(zhǔn)的Alicat質(zhì)量流量控制器測(cè)量12% CO2 + 7% O2 + 81% N2的NIST可追溯校準(zhǔn)氣體混合物時(shí)，總誤差僅為讀數(shù)的0.15%。

—— END ——