Alicat层流式质量流量计装置解决了传统孔板型体积流量测量方式(作为质量流量计算的基础)的许多弊端。
同时,这种技术也不存在热丝漂移、微流量计算和响应时间等等热式流量测量技术的限制。
Alicat质量流量计和质量流量控制器的工作原则相同,与高精度流量标定设备采用的是完全相同的技术,不同之处是Alicat创新地将其集成在小
巧便携的设备中。
操作理论:体积流量基础
体积流量测量装置的工作原理基于泊肃叶公式(Poiseuille Equation,公式1)。 泊肃叶公式可量化压降与流量之间的关系。
在其简化形式(公式2)中,K为常量,由限制的几何形状决定。
该方式是同时显示容积流率(Q)、压差(ΔP)和绝对粘度(η)之间的关系。
使用泊肃叶公式时,须制造内部阻力。 这种产生阻力的元件称为层流元件(LFE),在公式1中表示为r和L。
LFE促使气体分子沿平行路径进行移动,因此可消除湍流状态,在雷诺系数小于2000(Reynolds threshold)的情况下产生层流式气流状
态。(雷诺数2000通常被认为是理论阈值,该数值取决于管路的表面粗糙度等因素。)
然后,在层流区内测量流体流经时的差压(压降)。
最后,气体粘度(η)必须根据温度对气体的影响进行确定。
该程序计算完全由微处理器在仪器内部完成。
操作理论:质量流量转化
Alicat质量流量装置从之前所述的体积流量计算开始。 确定气体的实际质量流量时,须结合其它测量和计算。
理想的气体定律告诉我们,气体密度受到温度、绝对压力和可压缩性等的影响。
应用非理想气体定律时,要求参考标准温度和压力(STP)条件,以便使质量流量计算“标准化”。
从本质上看,这是对海平面气体密度和与实际流量条件相关的预测温度的测量。
为了确定质量流量,体积流率必须应用两个校正系数:温度对密度的影响和绝对压力对密度的影响(公式3)。