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蒸汽流量计

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选择合适的蒸汽流量计在高压区域的流量测量情况

来源:作者:颁发时间:2019-09-02【

你有没有在严寒的早晨走到你的车上,发现你的轮胎流量很低?你的汽车轮胎流量监测系统(TPMS)并没有呈现问题。按照抱负气体定律(PV = nRT),流量随温度和质量增加,随体积减小。严寒的温度降低了汽车轮胎内空气分子的动能,从而降低了流量。在去年冬天的“ Deflategate ”亚足联冠军足球比赛期间,同样的现象曝光,当时严寒的气温可能导致足球内流量下降1.8磅/平方英寸。
 
为了使问题进一步复杂化,大气压随着海拔高度而降低,因为有少量的气体分子压在其他物体上。在空间真空中,实际上没有流量,但在海平面上,流量平均为14.696psia(绝对值)。因此,海平面城市的大气流量高于山区城市。当改变高度时,绝对流量的测量将给出与测量流量的测量值非常不同的读数。
 
例如,假设我们收紧了Alicat图森办公室空瓶子的盖子。在海拔2160英尺处,平均环境空气流量为13.67 psia(绝对值),因此瓶子内的流量在绝对规模上也是13.67 psi。在表压标度下,瓶内流量为0 psig,等于环境空气流量。我们将水瓶驱赶到9,159英尺高的山ding。莱蒙,就在图森以北,那里的环境空气流量仅为10.44 psia。
 
按照热力学第二定律,流体从高压区域移动到低压区域。假如我们在ding峰处打开密封的水瓶,内部较大的流量将导致一些空气流出瓶子,直到内部流量等于10.44 psia,或现在为0 psig。然后,我们再次将瓶子密封在山ding,然后从山上返回。瓶内流量(10.44 psia)现在小于周围大气流量(13.67 psia),因此在尺度刻度上流量读数为-3.23 psig(10.44-13.67)。当我们打开瓶子时,周围的空气冲入低压瓶,直到其流量增加到13.67 psia。
 
气象系统进一步增加或减少本地的大气流量。气压在一天内波动,通常在上午10点摆布达到峰值,不才午4点摆布达到低点。这种差异在赤道处好大,其中地球的旋转和日常温度波动都是好大的。除日常波动外,天气系统带来的流量可能高于或低于平均程度。在整个一年中,单个位置的大气流量可能会变化0.3 psi。经常暴风雨,热带低压或飓风的地点可以在更短的时间内看到更大的变化。
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再次以亚利桑那州图森为例,我们的平均气压约为13.7 psia,典型高压为13.8 psia,低点为13.6 psia。假如我们筹算在高于大气压0.3 psi的温度下控制过程,我们应该使用表压蒸汽流量计还是蒸汽流量计?仪表蒸汽流量计(下图中的左侧)将导致不不变的控制,其乘坐本地大气流量变化的波浪。但是,这些波动是不成见的,因为蒸汽流量计总是读取0.3 psig的表压。蒸汽流量计(在右下方)提供不变的控制,无论大气中发生什么,因为它以真空而非大气压为参考。
 
请留意,流量设定值越高于大气流量,上述波动的影响就越小。在Tucson中,设定为100.0 psig的工艺将看到从113.6 psia到113.8 psia的波动,而蒸汽流量计将提供113.7 psia的不变流量。在113.7 psia的范围内,+ / - 0.1 psi的变化可能对过程和问题无关紧要,并且不能保证蒸汽流量计。
 
上面的例子说明了选择准确的参考标度来衡量或控制过程流量的主要性。假如我们希望在过程中隔离必然量的流量,无论大气中发生什么,那么我们应该使用绝对流量系统。但是,假如我们关心的是保持相对于当前大气压的必然流量,那么我们应该使用表压系统。当环境空气流量上升和下降时,表压蒸汽流量计将添加或移除空气以维持所需的压差。正如我们所看到的,需要控制低气压的应用很可能从蒸汽流量计中获益好多。
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