一位用戶向我們反映他的質(zhì)量流量計(jì)在二分之一大氣壓下測(cè)得的流量不準(zhǔn)確。這是怎么回事呢？由于體積流量變化的關(guān)系，在低于大氣壓的環(huán)境下測(cè)量質(zhì)量流量確實(shí)具有一定挑戰(zhàn)性。下面我們就來(lái)探究下負(fù)壓狀態(tài)下會(huì)發(fā)生什么，以及如何選擇合適量程范圍的質(zhì)量或體積流量計(jì)。

        壓力對(duì)靜態(tài)氣體質(zhì)量與體積流量的影響
        壓力是指作用于物體表面的力。根據(jù)理想氣體定律PV=nRT，氣體的體積(V)隨壓力(P)增大而減小。因?yàn)闅怏w是可壓縮的，當(dāng)壓力增大時(shí)，氣體分子間的間距會(huì)縮小；反之則分子間距變大，從而氣體體積增大。但無(wú)論如何，其中所包含的空氣分子數(shù)(即摩爾質(zhì)量)是恒定不變的。
        想像一下，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(1 atm≈14.696 psia)25°C時(shí)往一個(gè)有韌性非彈性的容器(比如：聚酯薄膜氣球)內(nèi)充入500 cm3空氣。若增大壓力至2 atm時(shí)，空氣分子間的間距會(huì)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(xù)減小壓力至0.25 atm，體積則將增大至2000 cm3；在整個(gè)過(guò)程中，空氣本身的量并無(wú)增加或減少，容器內(nèi)空氣的摩爾質(zhì)量亦保持500 scm3恒定不變。

        管道壓力對(duì)動(dòng)態(tài)氣體的影響
        當(dāng)空氣進(jìn)入運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，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(shí)體積流量減半，壓力減小時(shí)體積流量增大，但流動(dòng)著的空氣分子的數(shù)量(即質(zhì)量流量)卻始終不變。

        選擇適當(dāng)量程范圍的質(zhì)量流量計(jì)用于負(fù)壓應(yīng)用
        壓差式質(zhì)量流量計(jì)內(nèi)已為可能會(huì)流經(jīng)的最大的體積流量預(yù)設(shè)通路，當(dāng)流量計(jì)用于負(fù)壓應(yīng)用時(shí)，須加大該通路以保證擴(kuò)張的體積流量順利通過(guò)。
        以一臺(tái)滿量程為500 sccm (scm3)的ALICAT質(zhì)量流量計(jì)為例，若在兩倍大氣壓下流過(guò)質(zhì)量流量為500 sccm的氣體，其體積流量?jī)H為250 ccm，縮小的體積流量并不會(huì)對(duì)流量的測(cè)量產(chǎn)生任何影響，因?yàn)樵摿髁坑?jì)實(shí)際上可處理兩倍于該數(shù)值的流量。
        若二分之一大氣壓下氣體的質(zhì)量流量為500 sccm，那么體積流量將翻倍至1000 ccm，這時(shí)采用滿量程為500 sccm的質(zhì)量流量計(jì)就太小了，須選擇1000 sccm。為確保質(zhì)量流量仍具有最佳的測(cè)量分辨率，我們會(huì)將設(shè)備體積流量標(biāo)定至1000 ccm、而質(zhì)量流量標(biāo)定至500 sccm。以此類推，四分之一大氣壓下須采用四倍于目標(biāo)量程的質(zhì)量流量計(jì)，并將設(shè)備的質(zhì)量流量標(biāo)定至500 sccm、體積流量至2000 ccm。
        一般來(lái)說(shuō)，ALICAT質(zhì)量流量計(jì)用于不低于0.8個(gè)大氣壓(即11.5 psia)的工況時(shí)無(wú)需進(jìn)行量程擴(kuò)容；最大可擴(kuò)容至5倍量程用于0.2個(gè)大氣壓(即2.9 psia)的工況下。

        選擇適當(dāng)量程范圍的質(zhì)量流量控制器用于真空及負(fù)壓應(yīng)用
        不同于質(zhì)量流量計(jì)，壓差式質(zhì)量流量控制器用于負(fù)壓應(yīng)用時(shí)無(wú)需進(jìn)行量程擴(kuò)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(kuò)張帶來(lái)的沖擊。從下面的圖形示例中可以看到，質(zhì)量流量控制器內(nèi)部的測(cè)量端子與大氣相通(1個(gè)大氣壓)，氣體進(jìn)入負(fù)壓(四分之一大氣壓)工況并于通過(guò)閥門后才發(fā)生體積膨脹，如上文所述，工況從1個(gè)大氣壓變化至四分之一大氣壓時(shí)，氣體的質(zhì)量流量維持恒定不變。

        如您有關(guān)于負(fù)壓或真空應(yīng)用方面的疑問(wèn)，歡迎聯(lián)系我們！