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    蒸汽流量計

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    選擇合適的蒸汽流量計在高壓區域的流量測量情況

    來源:作者:發表時間:2019-09-02

    你有沒有在寒冷的早晨走到你的車上,發現你的輪胎流量很低?你的汽車輪胎流量監測系統(TPMS)并沒有出現問題。根據理想氣體定律(PV = nRT),流量隨溫度和質量增加,隨體積減小。寒冷的溫度降低了汽車輪胎內空氣分子的動能,從而降低了流量。在去年冬天的“ Deflategate ”亞足聯冠軍足球比賽期間,同樣的現象曝光,當時寒冷的氣溫可能導致足球內流量下降1.8磅/平方英寸。
     
    為了使問題進一步復雜化,大氣壓隨著海拔高度而降低,因為有少量的氣體分子壓在其他物體上。在空間真空中,實際上沒有流量,但在海平面上,流量平均為14.696psia(絕對值)。因此,海平面城市的大氣流量高于山區城市。當改變高度時,絕對流量的測量將給出與測量流量的測量值非常不同的讀數。
     
    例如,假設我們收緊了Alicat圖森辦公室空瓶子的蓋子。在海拔2160英尺處,平均環境空氣流量為13.67 psia(絕對值),因此瓶子內的流量在絕對規模上也是13.67 psi。在表壓標度下,瓶內流量為0 psig,等于環境空氣流量。我們將水瓶驅趕到9,159英尺高的山ding。萊蒙,就在圖森以北,那里的環境空氣流量僅為10.44 psia。
     
    根據熱力學第二定律,流體從高壓區域移動到低壓區域。如果我們在ding峰處打開密封的水瓶,內部較大的流量將導致一些空氣流出瓶子,直到內部流量等于10.44 psia,或現在為0 psig。然后,我們再次將瓶子密封在山ding,然后從山上返回。瓶內流量(10.44 psia)現在小于周圍大氣流量(13.67 psia),因此在標準刻度上流量讀數為-3.23 psig(10.44-13.67)。當我們打開瓶子時,周圍的空氣沖入低壓瓶,直到其流量增加到13.67 psia。
     
    氣象系統進一步增加或減少當地的大氣流量。氣壓在一天內波動,通常在上午10點左右達到峰值,在下午4點左右達到低點。這種差異在赤道處好大,其中地球的旋轉和日常溫度波動都是好大的。除日常波動外,天氣系統帶來的流量可能高于或低于平均水平。在整個一年中,單個位置的大氣流量可能會變化0.3 psi。經常暴風雨,熱帶低壓或颶風的地點可以在更短的時間內看到更大的變化。
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    再次以亞利桑那州圖森為例,我們的平均氣壓約為13.7 psia,典型高壓為13.8 psia,低點為13.6 psia。如果我們打算在高于大氣壓0.3 psi的溫度下控制過程,我們應該使用表壓蒸汽流量計還是蒸汽流量計?儀表蒸汽流量計(下圖中的左側)將導致不穩定的控制,其乘坐當地大氣流量變化的波浪。但是,這些波動是不可見的,因為蒸汽流量計總是讀取0.3 psig的表壓。蒸汽流量計(在右下方)提供穩定的控制,無論大氣中發生什么,因為它以真空而非大氣壓為參考。
     
    請注意,流量設定值越高于大氣流量,上述波動的影響就越小。在Tucson中,設定為100.0 psig的工藝將看到從113.6 psia到113.8 psia的波動,而蒸汽流量計將提供113.7 psia的穩定流量。在113.7 psia的范圍內,+ / - 0.1 psi的變化可能對過程和問題無關緊要,并且不能保證蒸汽流量計。
     
    上面的例子說明了選擇正確的參考標度來衡量或控制過程流量的重要性。如果我們希望在過程中隔離一定量的流量,無論大氣中發生什么,那么我們應該使用絕對流量系統。但是,如果我們關心的是保持相對于當前大氣壓的一定流量,那么我們應該使用表壓系統。當環境空氣流量上升和下降時,表壓蒸汽流量計將添加或移除空氣以維持所需的壓差。正如我們所看到的,需要控制低氣壓的應用很可能從蒸汽流量計中獲益好多。
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