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你了解管路的容积效应吗?

时间:2024-01-02      点击次数:469

客户在使用易度微流量的流量计时反馈了一些问题:明明气源已经关闭了,流量计仍然有读数;在做气密性测试时旁路充气关闭后读数长时间不能稳定下来。为什么会出现这种情况呢?

易度标准款流量计最小量有满量程0.5SCCM的流量计,最小可以测到0.005SCCM的流量,甚至还能定制更小流量的型号。这样精密的仪器有时候在系统中的表现并不是很好,很大一部分原因就是没有充分考虑容积效应带来的影响。

什么是容积效应?

我们都知道气体是热胀冷缩的。一定量的气体,温度变化后,随之也会引起压力或者体积的变化,这就是容积效应(也叫容升效应)。一般情况下,这并不会给气体测量带来什么影响,而且易度流量计本身就集成有高灵敏的温度传感器,可以通过温度补偿获得准确的标况流量,但是在测极小流量的时候,气体容积效应的影响就被放大了。

容积效应_low.png 

假如一台0.5SCCM的流量计后端管路内径是6mm,长度1m,那么这段管路容积大约有113mL,假如整个系统处于标况下(101.325kPa25℃),此时后端管路温度下降0.1℃,根据理想气体状态方程,压力会变成101.291kPa,流量计要达到前后端压力平衡需要流过0.038mL体积的气体,而此时前后压差很小(不足40Pa),流量也会很小,(大约0.005~0.01SCCM),流过0.038mL的气体足足需要4~8分钟!而这仅仅是这段细小的管路温度变化了0.1℃引起的! 

流量计容积效应本.png

 

我们该怎样减小容积效应的影响呢?

如果客户选择小微流量的流量计,说明测量的流量基本上就是微升量级的,对系统的要求也就很高了。一是相应的管路设计标准也得提高,尽量使管路更细更短、减少阀件数量,使管路容积更小;二是气源要稳定,对于小微流量的流量计来说,气源的少许波动就会引起流量很大的变化;三是环境温度尽量保持恒定,通过封闭、隔离、水浴等方式减小系统温度变化。

话说,一段细小的管路温度变化0.1℃是个什么概念呢?嗯…大约就是你的身体靠近管路(不接触)一会儿就能引起的。

 

胳膊靠近管路_low.png