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浅谈气体质量流量与体积流量

发布时间:2020-12-23

前言


    气体是指无形状有体积的可压缩和膨胀的特殊流体。与液体一样的都可以流动,可变形。与液体不同的是气体气体分子间距离很大,可以被压缩膨胀。假如没有限制(容器或力场)的话,气体可以膨胀,其体积不受限制。

理想气体定律


    气体有实际气体和理想气体之分。在中学化学时,我们学习了理想气体方程,其中就有一个理想气体的概念:理想气体是人们对实际气体简化而建立的一种理想模型。理想气体具有两个特点:
①分子本身不占有体积;
②分子间无相互作用力。实际气体与之有差别,用理想气体讨论得到的结论只适用于压力不高,温度不低的实际气体。

理想气体状态方程可用PV=nRT表示,式中:P为压强,V为气体体积,T为温度,n为气体的物质的量,R为摩尔气体常数。

体积流量与质量流量的定义与区别


  气体流量表示在单位时间内气体通过一定截面积的量。当流体量以体积表示时称为体积流量;当流体量以质量表示时称为质量流量。气体体积流量是指单位时间输送管道中流过的气体体积,单位一般是L/min或mL/min。气体体积有工作状态下体积和标准状态下体积之分,它们都是指在某个压力和某个温度情况下的体积,海霖科技微型泵均是在标况下(温度为25℃、标准大气压101kPa) 测定的空载流量值。气体质量流量是指单位时间气体通过输送管道的气体质量。单位:Kg/min。

  两者的区别是,质量流量是指测量流动气体中的分子数量,而体积流量则是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,体积流量会发生显着变化。

  当流量测量焦点是气体本身时,选择质量流量。 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。 如在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。

体积流量计与质量流量计


  市面上的流量计类型较多,大体可分为质量流量计和体积流量计。体积流量计有玻璃转子流量计和皂膜流量计等;质量流量计的种类更是多种多样,从测量原理可分为直接式、间接式、热式、差压式及科里奥利等。

质量流量计可直接测量质量流量,密度动态检测,不需要补偿,还可直接测体积流量。而体积流量计,只能直接测体积流量。如要测质量流量,需要给一个固定的密度值,这样就不能动态检测密度,精度差一点。质量流量计价格昂贵,测量比较准确,体积流量计便宜,但是两者之间可以转换。

体积流量与质量流量的换算


  质量流量与体积流量的换算公式:Qm=Qv×ρ,式中:Qm为质量流量,ρ为流体密度,Qv为体积流量。 若知道气体密度和其中一种流量值皆可以直接换算另一种。但是气体是可压缩的,气体密度受实际压力和温度的影响,变化较大。

1、理想气态方程:PV=nRT,式中:P为压强,V为气体体积,T为温度,n为气体的物质的量,R为摩尔气体常数。
2、气体密度公式:ρ=m/V,式中:ρ为密度,V为气体体积,m为气体质量。
3、气体摩尔质量:M=m/n,式中:M为气体的摩尔质量,n为气体的物质的量,m为气体质量。

  若根据以上三个公式可得:ρ=MP/RT,式中:ρ为密度,M为气体的摩尔质量,P为压强,R为摩尔气体常数,T为温度。如果是单一成分的气体,对于某一纯净物来说,它的摩尔质量是固定不变的,而物质的质量则随着物质的量不同而发生变化。若已知气体成分就可知气体的摩尔质量。在一定的压力和温度下,我们就可以根据此公式得到气体的密度,来进行质量流量与体积流量的换算。





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