Alicat層流式質量流量計裝置解決了傳統孔板型體積流量測量方式(作為質量流量計算的基礎)的許多弊端。
同時,這種技術也不存在熱絲漂移、微流量計算和響應時間等等熱式流量測量技術的限制。
Alicat質量流量計和質量流量控制器的工作原則相同,與高精度流量標定設備采用的是完全相同的技術,不同之處是Alicat創新地將其集成在小
巧便攜的設備中。
操作理論:體積流量基礎
體積流量測量裝置的工作原理基于泊肅葉公式(Poiseuille Equation,公式1)。 泊肅葉公式可量化壓降與流量之間的關系。
在其簡化形式(公式2)中,K為常量,由限制的幾何形狀決定。
該方式是同時顯示容積流率(Q)、壓差(ΔP)和絕對粘度(η)之間的關系。
使用泊肅葉公式時,須制造內部阻力。 這種產生阻力的元件稱為層流元件(LFE),在公式1中表示為r和L。
LFE促使氣體分子沿平行路徑進行移動,因此可消除湍流狀態,在雷諾系數小于2000(Reynolds threshold)的情況下產生層流式氣流狀
態。(雷諾數2000通常被認為是理論閾值,該數值取決于管路的表面粗糙度等因素。)
然后,在層流區內測量流體流經時的差壓(壓降)。
最后,氣體粘度(η)必須根據溫度對氣體的影響進行確定。
該程序計算完全由微處理器在儀器內部完成。
操作理論:質量流量轉化
Alicat質量流量裝置從之前所述的體積流量計算開始。 確定氣體的實際質量流量時,須結合其它測量和計算。
理想的氣體定律告訴我們,氣體密度受到溫度、絕對壓力和可壓縮性等的影響。
應用非理想氣體定律時,要求參考標準溫度和壓力(STP)條件,以便使質量流量計算“標準化”。
從本質上看,這是對海平面氣體密度和與實際流量條件相關的預測溫度的測量。
為了確定質量流量,體積流率必須應用兩個校正系數:溫度對密度的影響和絕對壓力對密度的影響(公式3)。