压损在负压应用中的重要性

Posted by:

压损在负压与真空应用中是一项重要、实在的因素。管路中由摩擦阻力引起的压力损失称之为压损。流体在流动过程中与所有管路部件之间都会产生一定的摩擦阻力,比如:阀门、转接头及管道壁,由此便形成了压损。通过计算流过管路所需要的压力可计算得出管路中每一部件所产生的压损。压损越小,消耗的气体就越少,即运营成本越小。

压损是如何产生的

艾里卡特质量流量计内部的压损受静压影响,进行负压应用选型时须特别考虑这一因素。艾里卡特质量流量计通过测量层流片两点间的压力差来计算流量。由于流体作层流运动,通过泊肃叶定律可得到压力差:

∆P= 8μLQ/(πr^4)

ΔP = 压力差

L = 管道长度

η = 流体粘度

Q = 体积流量

r = 管道半径

π = Pi

对于每一台艾里卡特质量流量计来说,管道长度L和半径r都是已知的常量。假设气体粘度值不变,压损则与体积流量成正比。

ΔP ∝ Qη

前一篇博客中我们已经解释了减小管道静压将增大气体体积从而使得气体体积流量变大。从上述等式中可以看出:体积流量变大(由于减小静压而致)的同时压损也将增大。

为了简化概念,假设以下示例中温度保持不变。我们通过管道往一气球中充气,然后携带同一气球与管子驾车进入山间,并同样通过管道给气球充气,由于山间海拔较高、气压较低,从而导致气球体积变大,我们仍然可通过管道往气球中充气,但由于体积变大、气体与管道壁间的摩擦力增大,因此须施加更大的力。由此我们可以得出结论:压损随静压减小而增大。

负压应用中如何选择适当量程的流量计

了解了静压与压损的关系后,您便知道了负压应用中如何确定质量流量计的量程。我们的产品样册上可以查到艾里卡特质量流量计与质量流量控制器在标准大气压下的压损。假设我们在1/2大气压下用一台质量流量计测量不超过500sccm的流量,前一篇博客中我们已经知道了500sccm的流量在1/2大气压下会膨胀成1000sccm,由于艾里卡特是以质量流量而非体积流量定义设备量程,因此您需要增大量程以适用膨胀的体积的流量。

不同大气压下气体体积流量不同

所以应该选用1000sccm(M-1SLPM-D)而非500sccm的设备(M-500SCCM-D),并将质量流量标定至500sccm、体积流量标定至1000sccm。M-500SCCM-D与M-1SLPM-D这两个型号在大气压下的满量程压损都是1psid。1/2大气压时,由于体积翻倍,500sccm质量流量计满量程压损理论上将翻倍至2psid,但M-1SLPM-D满量程压损只有1psid。从本质上来讲,其实相当于加大了往气球充气的管道的管径。依此类推,1/4大气压时体积流量是质量流量的4倍,因此须采用M-2SLPM-D,并将质量流量标定至500sccm、体积流量标定至2000sccm。

低压损质量流量计

即便如此,您的负压系统还必须有足够的压力,允许流量计损失1psi压力。如上文中的方案,1/2大气压时采用量程翻倍的M-1SLPM-D,流量计压损被限定在1psid,约为环境压力的14%;1/4大气压时则更甚,四倍量程的流量计M-2SLPM-D压损为1psid,约为环境压力的27%。这样的情况便不是很理想,尤其当环境压力有限时。

艾里卡特学院:压损

艾里卡特有另一个解决方案!压损相对于标准M系列质量流量计小很多的Whisper系列低压损质量流量计即能完美解决此类应用的困扰。同样是满量程1000sccm的流量计,低压损系列MW-1SLPM-D在1/2大气压下的压损为0.07psid,仅为环境压力的1%。低压损系列与标准流量计的精度相同,采用低压损质量流量计为您的负压系统设计提供了更多的压损余地。

如您有关于负压或真空应用方面的疑问,欢迎联系我们

阅读全文 →
0