一位用戶向我們反映他的質量流量計在二分之一大氣壓下測得的流量不準確。這是怎么回事呢？由于體積流量變化的關系，在低于大氣壓的環境下測量質量流量確實具有一定挑戰性。下面我們就來探究下負壓狀態下會發生什么，以及如何選擇合適量程范圍的質量或體積流量計。

　　壓力對靜態氣體質量與體積流量的影響

　　壓力是指作用于物體表面的力。根據理想氣體定律PV=nRT，氣體的體積(V)隨壓力(P)增大而減小。因為氣體是可壓縮的，當壓力增大時，氣體分子間的間距會縮小；反之則分子間距變大，從而氣體體積增大。但無論如何，其中所包含的空氣分子數(即摩爾質量)是恒定不變的。

　　想像一下，在標準大氣壓(1 atm≈14.696 psia)25°C時往一個有韌性非彈性的容器(比如：聚酯薄膜氣球)內充入500 cm3空氣。若增大壓力至2 atm時，空氣分子間的間距會縮小，體積將被壓縮至250cm3；若減小壓力至0.5 atm，空氣體積將膨脹至1000 cm3；若繼續減小壓力至0.25 atm，體積則將增大至2000 cm3；在整個過程中，空氣本身的量并無增加或減少，容器內空氣的摩爾質量亦保持500 scm3恒定不變。

　　管道壓力對動態氣體的影響

　　當空氣進入運動狀態，其體積隨著壓力而不斷變化著，就如上文提到的壓力翻倍時體積流量減半，壓力減小時體積流量增大，但流動著的空氣分子的數量(即質量流量)卻始終不變。

　　選擇適當量程范圍的質量流量計用于負壓應用

　　壓差式質量流量計內已為可能會流經的最大的體積流量預設通路，當流量計用于負壓應用時，須加大該通路以保證擴張的體積流量順利通過。

　　以一臺滿量程為500 sccm(scm3)的ALICAT質量流量計為例，若在兩倍大氣壓下流過質量流量為500 sccm的氣體，其體積流量僅為250 ccm，縮小的體積流量并不會對流量的測量產生任何影響，因為該流量計實際上可處理兩倍于該數值的流量。

　　若二分之一大氣壓下氣體的質量流量為500 sccm，那么體積流量將翻倍至1000 ccm，這時采用滿量程為500 sccm的質量流量計就太小了，須選擇1000 sccm。為確保質量流量仍具有最佳的測量分辨率，我們會將設備體積流量標定至1000 ccm、而質量流量標定至500 sccm。以此類推，四分之一大氣壓下須采用四倍于目標量程的質量流量計，并將設備的質量流量標定至500 sccm、體積流量至2000 ccm。

　　一般來說，ALICAT質量流量計用于不低于0.8個大氣壓(即11.5 psia)的工況時無需進行量程擴容；最大可擴容至5倍量程用于0.2個大氣壓(即2.9 psia)的工況下。

　　選擇適當量程范圍的質量流量控制器用于真空及負壓應用

　　不同于質量流量計，壓差式質量流量控制器用于負壓應用時無需進行量程擴容，只須將比例控制閥后置即可，從而形成音速屏障以避免流量傳感器遭受氣體體積擴張帶來的沖擊。從下面的圖形示例中可以看到，質量流量控制器內部的測量端子與大氣相通(1個大氣壓)，氣體進入負壓(四分之一大氣壓)工況并于通過閥門后才發生體積膨脹，如上文所述，工況從1個大氣壓變化至四分之一大氣壓時，氣體的質量流量維持恒定不變。

　　如您有關于負壓或真空應用方面的疑問，歡迎聯系我們180 9235 6836

 

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