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【配气仪流速计算方法公式】配气仪流速计算方法公式及便携式配气仪:原理、工作方式和应用

承天示优官方账号 2023-05-09 资讯 437 views 0


在许多领域中,如医疗保健、汽车制造或环境监测等,都需要对气体进行精确的配气。为了实现这个目标,人们使用会使用到一种叫做“配气仪”的设备。本文将着重介绍两方面内容:第一部分是关于配气仪流速计算方法公式的详细解析;第二部分则涉及一类非常有用和方便携带的产品——便携式配气仪。

1. 配气仪流量计算方法公式

首先要提醒大家注意一个术语区别:“流量”与 “流速”。其中,“流量”指单位时间内穿过某个截面上所有空间内物质总数(即质量或体积);而“流速”指通过该截面单元时间里进出口之间移动距离差除以时间所得值。因此,在接下来介绍的时候,请务必注意二者不同。

当我们想要准确地测定通过管道/通道行进的特定类型和数量的气回路时,我们可以采用很多种型号的流量计 / 流速计测量。其中,配气仪是一种非常常见和实用的工具。

然而,在应用过程中,我们需要将所得到的读数转化为对应物理值(如标准状况下体积)。此时,就要使用到一些基本物理定律及其相应公式了。下面介绍两个最普遍、最有代表性和广泛使用的例子:

1.1 Orifice板法

Orifice板法基于贝努利原理建立方程来测定管道内载气密度变化从而确定质量流率( Mass flow rate)或体积流率(Volume Flow Rate), 其中q表示体积流速

$$ q = C_dA_2\sqrt{2 \Delta P/\rho} $$

式中,

- $C_d$:称之为放大系数;表明局部与整段截面间总加压损失比例。

- $A_2$:在多孔板上开一个小孔作检测通路面积

- $\Delta P$:经过缩喉后产生局部阻力压降

- $\rho$: 载气密度

可以看出,“精确地”计算这个系数非常困难并且受许多因素影响,例如空气温度、湿度等等。但是通过对测试数据进行统计和分析,我们可以得到一个比较可靠的系数值范围(通常为0.60-0.75),以便根据实测数据计算出精确质量流率或体积流率。Orifice板法目前在市场上有多个型号的仪器。

1.2 爱德华喷嘴法

另一种非常广泛使用且比Orifice版更加准确和适用于宽范围应用的方法称为Edward’s nozzle法。原理是基于导管内平衡条件下气体密度变化引起动能与压力势能换算关系来测定载气质量/ 体积流速。即:

$$ \frac{\dot{m}}{A} = C_d\sqrt{\frac{2}{k+1}\left(\frac P_1}{\rho_1}\right)\left(\frac{k+1}{2k-1}\right)^{(k+1)/(2(k - 1))} $$

式中,

- $C_d$:是流口放大系数。

- $\rho_1 / P_11$: 喷嘴进口截面处气体密度/压强

- ${\dot m}/{ A}$: 载气mass flow rate per unit area

此公式对于特定类型、规格大小和形状绝不同的爱德华喷嘴都持有效;但相较其他方法,它是最为昂贵和复杂的方案。因此,对于不具备高度专业化的实验条件或需要进行大量测量工作的领域来说,使用Orifice板仪器会更加经济、合适且可靠。

2. 便携式配气仪

另一种广泛应用于现代生产过程中的出色工具称为便携配气仪(Portable Gas Chromatography)。与传统的固定检测设施相比,这类小型化、任务分配精准且操作简单易行产品在启动时间和灵活性上都有着巨大优势。由于其轻盈易携带和结构良好设计等特点,在许多行业中被广泛采用。

而其中最常见并拥有很强市场竞争力的品牌则包括但不限于:

- RAE Systems。

- Industrial Scientific。

- Draeger Safety。

- Honeywell Analytics

- Sensidyne

如果您在想要选择一个适合自己需求特点鲜明、功能完善等级别更高型号时,则可以关注以下相关考虑:

2.1 确认必须要监控哪些指标

首先要做到确定自己所监控领域内核心、非核心或期望指标,并找到具有类型和精度匹配的检测仪器。例如,要考虑这些参数包括CO2浓度、氧气含量、水蒸汽压力等因素。

2.2 确认测试环境

其次,必须确保所选设备与您的实际监测工作场景相吻合——是否宽阔(如在户外)、需长时间连续运行、需要使用极端温度条件下等。随着测试环境变得更加复杂和棘手,需要特别注意产品相对于操作员本身的安全便捷性和易用性。(注:鉴于大多数便携式配气仪是电池驱动型号,请务必注意其持久程度并确定好充电/取出方式)

2.3 费用因素

最后要考虑价格限制问题。可以从两个不同角度来思考这个方面:

- 第一种方法是集中关注购买成本峰值上限以及物品支付燃料比例。

- 另一种方式则是关注综合计算费用模型(如资产管理元件支持、培训服务费赞助互换较低)。

总体而言,通过对目前市场主流产品提供的实时监测数据、精度和

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