Was ist ein Massendurchfluss?

Most Alicat devices measure and control the mass flow rate of a gas. As gas flows through an Alicat, it passes through a flow channel with temperature and pressure sensors. These sensors measure the instantaneous temperature and pressure of the gas stream and use that information in combination with known gas properties to calculate a mass flow rate. This mass flow rate is really a volumetric flow rate standardized to a specific set of temperature and pressure conditions.

Berechnung des Massendurchflusses anhand von Momentanwerten für Temperatur und Druck

Imagine flowing argon through an Alicat mass flow instrument. The sensors within the flow stream read 23°C and 20 PSIA, and these values are shown on the screen of the device. These values are not directly used to calculate the mass flow rate, however. Each Alicat device is loaded with gas tables containing values from 3-dimensional gas properties data. These tables chart NIST-traceable gas compressibility and viscosity data against pressure and temperature across the entire usable range of the mass flow device. The mass flow rate shown on screen is the volumetric flow rate of the gas wenn es bei Standardtemperatur und -druck (STP) fließen würde.  Die einfachen Schritte sind wie folgt:

1. Das Gerät verwendet die tatsächliche Temperatur und den Druck des Gases, um den momentanen Volumendurchsatz zu berechnen.
2. Das Gerät verwendet einen Algorithmus, um zu berechnen, wie hoch die Durchflussrate wäre, wenn das Gas 25 °C und 1 atm hätte.
3. Das Gerät gibt einen standardisierten Volumendurchfluss oder Massendurchfluss aus.

STP-Bedingungen

Whether flowing at 23°C and 20 PSIA, or -10°C and 56 PSIA, or 42°C and 14 PSIA… the mass flow rate shown on screen will always be the same value. All measurements are converted to a standardized volumetric flow rate using STP conditions. The default STP conditions are 25°C and 1 atm (14.6959 PSIA), however this is adjustable. Going back to the example above, a standardized volumetric flow rate will be calculated for argon at 23°C and 20 PSIA. However, at 25°C and 1 atm, argon has the following properties:

• Absolute Viskosität: 226,23990
• Dichte: 1,63387
• Komprimierbarkeit: 0,9993656

Unabhängig von der Temperatur oder dem Druck, bei dem Sie das Argon durchströmen, wird der auf dem Bildschirm angezeigte Wert immer so sein, als ob das Gas bei 25 °C und 1 atm strömen würde.

Einheiten des Massendurchflusses

Because mass flow rate is a standardized volumetric flow rate, the units are typically expressed as such. Examples include SLPM (standard liters per minute), SCCM (standard cubic centimeters per minute), and SCFH (standard cubic feet per hour). These are volumes per time, not units of mass. However, a mass flow rate can easily be converted to a true mass flow rate using the following equation: True mass flow = (mass flow rate)(gas density at STP or NTP). All you need is the mass flow rate and the gas density. Some mass flow instruments output a true mass flow measurement directly, such as Coriolis instruments.

Wann wird der Massendurchfluss verwendet?

A mass flow rate is standardized such that you can confidently flow exact numbers of particles through your system without having to worry about temperature or pressure fluctuations. Mass flow devices are commonly used for applications requiring high accuracy, precision measurement and control of specific amounts of gas. Imagine you need to flow argon through a mass flow controller at exactly 5 SLPM. When you begin flowing, the temperature and pressure of the gas are 23°C and 20 PSIA. However, someone turns on a furnace nearby and the temperature climbs up to 27°C. The device will always correct the values to STP conditions, 25°C and 1 atm, and the exact right amount of particles will be flowed. Many applications benefit from measuring and controlling mass flow, including bioreactor outgassing, Prüfung von Brennstoffzellenmembranenund Erdgasüberwachung.

Ändert sich der Massendurchsatz mit der Dichte?

Mass flow rate depends on the density of the gas that is being flowed. For laminar differential pressure devices, it is important to know the exact composition of the gas being flowed so that precise density corrections can be made. Fortunately, Alicat Differenzdruckmesser und Differenzdruckregler sind vorgeladen mit 98+ Gase die Informationen zur Gasdichte enthalten. Ein Vorteil der Berechnung und Berichterstattung unter Standardbedingungen ist, dass es relativ einfach ist, die Korrekturfaktoren anwenden to your flow data if you accidentally flow with the wrong gas selected. True mass flow measurements also depend on density. Coriolis-Massendurchflussmesser und Coriolis-Massendurchflussreglerverwenden jedoch keine bekannten Gaseigenschaften zur Berechnung der Durchflussraten. Sie sind in der Lage, die Flüssigkeitsdichte selbst zu messen und die tatsächlichen Massendurchflussraten genau anzugeben, selbst wenn Prozessflüssigkeiten mit unbekannter Zusammensetzung fließen.