什么是质量流量和体积流量?

质量流量和体积流量有什么区别?

质量流量测量流动气体中的分子数量。 体积流量测量这些分子占据的空间。 由于气体是可压缩的,因此当压力或温度变化时,体积流速会发生显着变化。

  • 体积流量是在测量的压力和温度条件下气体流过仪器时占据的三维空间的量度。 体积流量也可称为实际流量。
  • 质量流速是流经仪器的分子数量的量度,无论这些分子占据多大的空间。 质量流速通常表示为标准化(或标准化)体积流速,其是在标准温度和压力条件(STP或NTP)下测量时这些分子占据的空间量。

大多数Alicat气体流量仪器提供质量流量和体积流量的读数,但确定使用哪种度量取决于应用目标。

理想气体定律

理想气体定律描述了静态气体的质量,体积,压力和温度之间的关系:

PV=nRT

Where:

P =静压
V =体积
n =摩尔质量
R =气体常数
T =绝对温度

所有其他因素都是恒定的,如果气体压力(P)增加2倍,则气体体积(V)减少2倍。这是因为气体是可压缩的,并且它们的分子被压得更近 另外压力增加。 如果压力减半,体积增加一倍。 无论静压的变化如何,摩尔质量(n,体积中的颗粒数)保持不变。

The Ideal Gas Law: Gas volume changes with pressure, but mass remains constant.

理想气体定律:气体体积随压力变化,但质量保持不变。

想象一下,在大气压(1个大气压,约14.696 psia)和标准环境温度(25°C)下装满500 cm3空气的柔性容器。 如果将这些条件定义为标准条件(STP),则质量可以表示为标准化体积(scm3)。

  • 如果体积被压缩到250 cm3,则空气分子靠得更近,压力增加到2个大气压。 然而,空气分子的数量(摩尔质量)保持不变,500 scm3。
  • 如果体积拉伸至1000立方厘米,则1个大气压的原始压力减半至0.5个大气压。 将体积再次加倍至2000 cm3可将压力降至0.25 atm。 再次,质量保持不变,500 scm3。

在上面的每种情况下,没有空气从容器中移除或添加,因此容器内的空气质量不会改变。

流量和理想气体定律

当空气作为气流运动时,每单位时间空气占据的实际空间(体积流速)随着压力的变化而变化,其方式与静态空气相同。 将管线压力加倍使体积流量减半,反之亦然。 但是,每单位时间流动的空气分子数(质量流量)不会改变。

The Ideal Gas Law in motion: Volumetric flow rate changes with pressure, but mass flow rate remains constant. 运动中的理想气体定律:体积流量随压力变化,但质量流量保持不变。

何时使用质量流量与体积流量

大多数Alicat气体流量仪器提供质量流量和体积流量的读数,因此用户可以使用对每种应用最有意义的度量。 Alicat的气体流量控制器允许对质量流量或体积流量进行闭环控制。

  • 当流量测量或控制的焦点是气体本身时,选择质量流量。 无论压力条件如何,当需要监测分子数时,最好使用质量流量测量。 当控制器测量质量流量时,气体混合应用最佳地运行,这确保了组分气体的浓度相对于彼此保持恒定。 贸易交接应用也受益于质量流量测量,因为所使用的气体质量比质量填充的空间更重要。
  • 当流量测量或控制的焦点位于气体体积内时,选择体积流量。 在实际工艺条件下监测气流组分时,最好使用体积流量测量。 工业卫生和环境空气监测应用在体积流量测量中效果最佳,因为目标是量化实际测量条件下空气体积内的颗粒数量。

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