理解基于压差的层流测量
Alicat质量流量计的工作原理是基于压差的层流测量。我们的流量计和流量控制器是多参数(多元)仪器，也显示压力和温度数据，我们用来确定体积和质量流量。
层流测量用泊肃叶方程
内补偿层流(ICL)装置流量测量的一种方法是基于泊肃叶方程的物理性质。首先，创建一个内部限制。这种限制称为层流元件(LFE)。LFE迫使气体分子沿通道长度沿平行路径移动，几乎消除了流动湍流。(阅读这里的层流)。在层流区域内测量压降差。
泊肃叶方程将压降与层流体积流量的关系量化为:
Q = (P1-P2)πr4/8ηL
Where:
Q = Volumetric flow rate（体积流率）
P1 = Static pressure at the inlet（入口静压）
P2 = Static pressure at the outlet（出口静压）
r = Hydraulic radius of the restriction（水力半径的限制）
η = Absolute viscosity of the fluid（流体的绝对粘度）
L = Length of the restriction（限制长度）
由于π，r和L对于给定的LFE是恒定的，因此该等式可以重写为：
Q = K(ΔP)/η
在该等式中，K是由限制的几何形状确定的常数因子。 它以更简单的形式显示了体积流速（Q），压差（ΔP）和绝对粘度（η）之间的线性关系。
气体温度的变化会影响气体的绝对粘度。 这需要温度测量来确定η的值。 对于大多数基于压差的装置，这通过手动参考指示在给定温度下气体的粘度特性的图表来完成。 在Alicat中，通过使用离散温度传感器和微处理器连续执行该参考。
质量流量测量
此时，仅确定了体积流量。 对于层流装置来解决热流仪器的范围限制，必须进行额外的测量以确定气体的实际质量流速。 体积流量与质量流量之间的关系是：
质量=体积*密度校正因子
理想的气体定律向我们表明，气体的密度受其温度和绝对压力的影响。 使用理想气体定律，温度对密度（恒定压力）的影响是：
ρa/ρs = Ts/Ta
在哪:
ρa = Density at flow conditions（流动条件下的密度）
Ta = Absolute temperature (°K) at flow conditions in Kelvin（以开尔文为流动条件下的绝对温度（°K））
ρs = Density at standard conditions (STP)（标准条件下的密度）
Ts = Absolute temperature (°K) at standard conditions (STP) in Kelvin（开尔文标准条件下的绝对温度）
(°K = °C +273.15)
同样，绝对压力对密度（恒温）的影响是：
ρa/ρs = Pa/Ps
在哪:
ρa = Density at flow conditions（流动条件下的密度）
Pa = Absolute pressure at flow conditions（流动条件下的绝对压力）
ρs = Density at standard conditions (STP)（标准条件下的密度）
Ps = Absolute pressure at standard conditions (STP)（标准条件下的绝对压力）
因此，为了确定质量流量（M），必须对体积流量（Q）应用两个校正因子：温度和绝对压力对密度的影响。 转换为质量流量可以一起写成：
M = Q(Ts/Ta)(Pa/Ps)
在Alicat质量流量计中，离散的绝对压力传感器放置在流动的层流区域中。 该信息被发送到微处理器并与来自离散绝对温度传感器的数据组合以进行适当的计算以确定质量流量。
标准温度和压力 (STP)
执行质量流量计算需要参考一组标准温度和压力条件（STP），如变量Ts和Ps所示。 STP通常在海平面条件下定义，但该惯例不存在单一标准。 常见STP参考条件的示例包括：
0 °C and 1013 mbar
25 °C and 14.696 psia
0 °C and 760 torr or mmHg
值得注意的是，尽管质量的典型单位以克或千克每单位时间表示（通常称为“真实质量流量”），但质量流量表示为标准体积流量已成为标准。 例子包括slm / slpm（标准升/分钟），sccm（标准立方厘米每分钟）和scfh（标准立方英尺/小时）。 通过了解设备的STP设置和该STP处的特定气体的密度，可以确定以克/分钟，千克/小时等为单位的流速，如以下示例所示。
给定：
Gas = Helium
M = 250 SCCM
STP = 25 °C and 14.696 PSIA
Gas Density = 0.166 Grams per Liter
True Mass Flow = M * Gas Density at STP
True Mass Flow = (250 SCCM)(1 liter per 1000 CC)(0.1636 grams per liter)
True Mass Flow = 0.0409 Grams per Minute of Helium
自2016年春季开始生产的Alicat质量流量计和质量流量控制器可将质量流量显示为真实质量流量。 只需选择所需的单位，您的Alicat将执行所有计算。
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