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    蒸汽流量計

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    使用蒸汽流量計提升多氣體校準的準確度

    來源:作者:發表時間:2019-08-23

    當您從流動的一種氣體切換到在同一流量計中流動不同的氣體時,使用新氣體的新測量是否與原始校準氣體一樣準確?作為大約20年前多氣體流量計校準的發起者,Alicat經常被問到這個問題。在這篇文章中,我們將看看Alicat的氣體選擇方法,以及為什么在Alicat質量流量??儀器上更換氣體時,精度沒有變化。
     
    非理想氣體定律研究綜述
    Alicat的層流差壓式質量流量計通過測量層流元件(LFE)上的壓降來確定流速。較高的流速會產生相應較高的壓降。聽起來很簡單吧?當我們觀察真實世界的氣體行為時會變得更加復雜,這會影響流體的粘度(其流動阻力)。根據Poiseuille,在層流條件下,流動流體的壓降與給定流速下的絕對粘度成正比。例如,蜂蜜比水更粘稠,因此它具有比水更大的流動阻力,并且在相同的流速下產生更高的壓降。(但不要把蜂蜜放在你的Alicat流量計中。)
     
    什么影響液體粘度?每種流體,無論是氣體還是液體,都具有固有的絕對粘度,這與其在分子水平上的相互作用有關。粘度與分子量無關。與空氣相比,氫氣和氦氣的分子量都低得多,但氫氣的粘度約為空氣的一半(流動更容易),氦氣的粘度略高于空氣。粘度也隨著溫度而增加,更不用說壓力增加。對于氣體,絕對粘度隨絕對溫度的平方根而變化。另一方面,壓力對粘度的影響好小,在25℃下空氣粘度僅從1到10巴增加0.8%。
     
    另一個復雜因素是氣體壓縮性(z),它是氣體行為偏離理想氣體定律(PV = nRT)的程度的量度。假設z值為1表示理想的氣體行為,通常,具有更復雜分子的氣體表現出較低的壓縮系數(非理想氣體方程中的z = znRT),這也表明這些氣體的密度更大。當管路壓力增加或溫度降低時,可壓縮性會更多地影響流量讀數。密切關注所有這些變量需要一些先進的流量測量技術。
     
    Alicat改變氣體的方法可確保您的流量控制或流量測量過程不會隨著氣體介質的變化而降低精度。
     
    Alicat的氣體選擇:不允許K因子
    如果您曾經使用過蒸汽流量計,那么您可能熟悉K因子的概念。假設您的蒸汽流量計是在氮氣下校準的,但您想用它來流動氬氣。您可以在制造商的K系數表中找到氬氣,并將此轉換系數乘以氮氣校準流量讀數,以獲得氬氣的等效流量讀數。根據您的精度要求和操作條件,這可能是一種合適的方法。
     
    但是,如果您擔心保持高度準確性,您可能會感到失望。問題在于,用于運行熱流蒸汽流量計的氣體的熱特性也高度依賴于壓力和溫度,就像粘度和可壓縮性一樣。如果您的工作壓力或溫度與K系數圖表中定義的顯著不同,則K系數將無法提供準確的流量校正。出于這個原因,許多熱質量流量計制造商在使用K因子時提供的精度要求嚴格得多。認識到單點K因子不能解釋這些不斷變化的溫度和壓力條件,Alicat采用了一種截然不同的方法。
     如何解決<a href=http://www.jssanchang.com/wojie/ target=_blank class=infotextkey>渦街流量計</a>中的運動部件磨損或堵塞問題
    當您進入Alicat質量流量??蒸汽流量計的氣體選擇菜單并從空氣切換到氬氣時,Alicat使用從三維氣體屬性數據導出的非理想數學函數替換其空氣校準數據和氬氣數據氬氣的性質。該數據表面繪制了來自Refprop 9的NIST可追蹤氣體特性數據,用于在Alicat質量流量??蒸汽流量計的整個可用范圍內對壓力和溫度的壓縮性和粘度。然后將數據存儲為Alicat上的較少功能。這意味著Alicat在2 bar和23°C下流動氬氣時比在6 bar和37°C下流動氬氣時訪問不同的數據點。蒸汽流量計自己的傳感器每秒報告壓力和溫度變化一千次,所以Alicat總是參考校準表面上的正確點。由于這種雙管齊下的方法 - 從三維氣體屬性數據中獲得的好特功能與壓力和溫度的實時檢測相結合 - 當您在Alicat質量流量??儀器上更換氣體時,您的準確度不會發生變化。
     
    好近由好立校準室進行的測試顯示,當設置了空氣校準的Alicat(通過氣體選擇菜單)測量NIST可追蹤的,校準的3氣體混合物時,總體誤差僅為滿量程讀數的0.15%。 %CO2 + 7%O2 + 81%N2。該測量誤差完全在公布的蒸汽流量計的精度規格內。
     
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    目前,越來越多的蒸汽流量計制造商正在為其部分蒸汽流量計進行多氣體校準。當您使用儀器進行物理校準的氣體以外的其他氣體時,大多數這些制造商會以某種方式增加其精度帶。這可以采取將讀取精度規格的百分比轉換為滿量程規范的百分比的形式,有時同時還加寬精度帶本身(例如,從1%到3%)。有關滿量程規格與讀數規格百分比有何不同的討論,請參閱Alicat之前關于流量計精度的文章:揭秘規格表。無論如何應用變化,當您選擇不同的氣體時,任何規格的存在都會發生變化,這表明當您選擇不同的氣體時,制造商的氣體模型中并未考慮所有相關因素,這可能是值得關注的原因。
     
    Alicat改變氣體的方法可確保您的流量控制或流量測量過程不會隨著氣體介質的變化而降低精度。我們的閃電般的速度確保您的流量讀數 - 無論溫度或壓力 - 是好準確的,每秒一千次。
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