当您从流动的一种气体切换到在同一流量计中流动不同的气体时，使用新气体的新测量是否与原始校准气体一样准确？作为大约20年前多气体流量计校准的发起者，Alicat经常被问到这个问题。在这篇文章中，我们将看看Alicat的气体选择方法，以及为什么在Alicat质量流量??仪器上更换气体时，精度没有变化。

 

非理想气体定律研究综述

Alicat的层流差压式质量流量计通过测量层流元件（LFE）上的压降来确定流速。较高的流速会产生相应较高的压降。听起来很简单吧？当我们观察真实世界的气体行为时会变得更加复杂，这会影响流体的粘度（其流动阻力）。根据Poiseuille，在层流条件下，流动流体的压降与给定流速下的绝对粘度成正比。例如，蜂蜜比水更粘稠，因此它具有比水更大的流动阻力，并且在相同的流速下产生更高的压降。（但不要把蜂蜜放在你的Alicat流量计中。）

 

什么影响液体粘度？每种流体，无论是气体还是液体，都具有固有的绝对粘度，这与其在分子水平上的相互作用有关。粘度与分子量无关。与空气相比，氢气和氦气的分子量都低得多，但氢气的粘度约为空气的一半（流动更容易），氦气的粘度略高于空气。粘度也随着温度而增加，更不用说压力增加。对于气体，绝对粘度随绝对温度的平方根而变化。另一方面，压力对粘度的影响好小，在25℃下空气粘度仅从1到10巴增加0.8％。

 

另一个复杂因素是气体压缩性（z），它是气体行为偏离理想气体定律（PV = nRT）的程度的量度。假设z值为1表示理想的气体行为，通常，具有更复杂分子的气体表现出较低的压缩系数（非理想气体方程中的z = znRT），这也表明这些气体的密度更大。当管路压力增加或温度降低时，可压缩性会更多地影响流量读数。密切关注所有这些变量需要一些先进的流量测量技术。

 

Alicat改变气体的方法可确保您的流量控制或流量测量过程不会随着气体介质的变化而降低精度。

 

Alicat的气体选择：不允许K因子

如果您曾经使用过蒸汽流量计，那么您可能熟悉K因子的概念。假设您的蒸汽流量计是在氮气下校准的，但您想用它来流动氩气。您可以在制造商的K系数表中找到氩气，并将此转换系数乘以氮气校准流量读数，以获得氩气的等效流量读数。根据您的精度要求和操作条件，这可能是一种合适的方法。

 

但是，如果您担心保持高度准确性，您可能会感到失望。问题在于，用于运行热流蒸汽流量计的气体的热特性也高度依赖于压力和温度，就像粘度和可压缩性一样。如果您的工作压力或温度与K系数图表中定义的显着不同，则K系数将无法提供准确的流量校正。出于这个原因，许多热质量流量计制造商在使用K因子时提供的精度要求严格得多。认识到单点K因子不能解释这些不断变化的温度和压力条件，Alicat采用了一种截然不同的方法。

当您进入Alicat质量流量??蒸汽流量计的气体选择菜单并从空气切换到氩气时，Alicat使用从三维气体属性数据导出的非理想数学函数替换其空气校准数据和氩气数据氩气的性质。该数据表面绘制了来自Refprop 9的NIST可追踪气体特性数据，用于在Alicat质量流量??蒸汽流量计的整个可用范围内对压力和温度的压缩性和粘度。然后将数据存储为Alicat上的较少功能。这意味着Alicat在2 bar和23°C下流动氩气时比在6 bar和37°C下流动氩气时访问不同的数据点。蒸汽流量计自己的传感器每秒报告压力和温度变化一千次，所以Alicat总是参考校准表面上的正确点。由于这种双管齐下的方法 - 从三维气体属性数据中获得的好特功能与压力和温度的实时检测相结合 - 当您在Alicat质量流量??仪器上更换气体时，您的准确度不会发生变化。

 

好近由好立校准室进行的测试显示，当设置了空气校准的Alicat（通过气体选择菜单）测量NIST可追踪的，校准的3气体混合物时，总体误差仅为满量程读数的0.15％。 ％CO2 + 7％O2 + 81％N2。该测量误差完全在公布的蒸汽流量计的精度规格内。

 

阅读精细打印

目前，越来越多的蒸汽流量计制造商正在为其部分蒸汽流量计进行多气体校准。当您使用仪器进行物理校准的气体以外的其他气体时，大多数这些制造商会以某种方式增加其精度带。这可以采取将读取精度规格的百分比转换为满量程规范的百分比的形式，有时同时还加宽精度带本身（例如，从1％到3％）。有关满量程规格与读数规格百分比有何不同的讨论，请参阅Alicat之前关于流量计精度的文章：揭秘规格表。无论如何应用变化，当您选择不同的气体时，任何规格的存在都会发生变化，这表明当您选择不同的气体时，制造商的气体模型中并未考虑所有相关因素，这可能是值得关注的原因。

 

Alicat改变气体的方法可确保您的流量控制或流量测量过程不会随着气体介质的变化而降低精度。我们的闪电般的速度确保您的流量读数 - 无论温度或压力 - 是好准确的，每秒一千次。