Regulatory przepływu typu ERG stabilizują masę przepływającego gazu. Zależność opisująca wynik pomiaru ( napięcie na wyjściu układu pomiarowego) (1) ma postać:
Dlatego istnieje konieczność indywidualnego skalowania regulatora dla przepływającego rodzaju gazu. Regulatory są skalowane w mililitrach standardowych (20°C;1013,25hPa ) na minutę(Sml/min) lub w Scm3/min w standardzie skalowań są też stosowane warunki normalne (0°C,1013,25hPa. Oznaczenia skalowania dla warunków normalnych zapisywane są jako Nml/min lub Ncm3/min. Konieczne jest posługiwanie się współczynnikiem konwersji przy zmianie przepływającego gazu dające większą dokładność pomiaru (ustawienia) przepływu przeskalowanie regulatora na gaz przetaczany. Ilość objętościowa przetaczanego gazu jest proporcjonalna do jego współczynników konwersji (2)
Obliczenie współczynnika konwersji z wystarczającą dokładnością powinno uwzględniać oprócz ciepła właściwego i ciężaru właściwego gazu też zależność współczynnika od budowy molekularnej gazu. Określono wielkość przepływu jako zależność:
Budowa cząsteczki gazu | N |
---|---|
jednoatomowy (argon, hel, neon, ksenon, itp.) | 1,030 |
dwuatomowy (tlenek węgla, tlen, azot, wodór, itp. | 1,000 |
trójatomowy (dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, itp. ) | 0,941 |
wieloatomowe ( amoniak, metan, butan, itp. ) | 0,880 |
Zależność określająca współczynnik konwersji można wyznaczyć wprowadzając do zależności (2) zależność (3):
Wprowadzając dane dla warunków standardowych (tzn. 1013.25hPa; 20o C ) np. dla azotu k1= 1,00 ; N1= 1,00 ; r1=1,1651 G/dm3 ; Cp1=0,2488 cal/goC ; K1=K2 - pomiar wykonywany na tym samym urządzeniu, otrzymamy zależnożć pozwalającą na wyliczenie współczynnika konwersji dla dowolnego gazu w stosunku do azotu.
Teraz wyliczenie współczynnika konwersji w stosunku do azotu nie nastręcza problemów jeżeli znane są wartości ciepła właściwego i ciężaru właściwego dla interesującego nas gazu. Przetaczanie mieszanek gazowych wieloskładnikowych i precyzyjne określenie wielkości przepływu mieszanek związane jest z koniecznością wyliczenia współczynnika konwersji dla mieszaniny gazów. Należy zatem wyliczyć parametry mieszanki gazowej takie jak: wypadkowy ciężar właściwy rM, wypadkowe ciepło właściwe gazu CpM współczynnik korekcji molekularnej NM. Wypadkowy ciężar właściwy mieszanki określa zależność (6):
Wypadkowe ciepło właściwe mieszanki określa zależność (7):
Wypadkowy współczynnik korekcji molekularnej określa zależność (8):
Współczynnik konwersji mieszanki określa zależność (9):
Współczynnik konwersji w stosunku do azotu będzie miał postać jak niżej (10)
Podczas przetaczania gazów przez regulatory przepływu typu ERG należy zawsze pamiętać, że zanieczyszczenia przetaczanego gazu zachowują się jak mieszanki gazowe i ich obecność w przetaczanym gazie powoduje, że przepływ może być nieco inny od wartości zadawanych. Oczywiste jest, że przy stałym składzie przetaczanego gazu stabilność przepływu będzie zgodna z parametrami urządzenia a wartość przepływu zgodna ze składem mieszanki. Należy zwrócić uwagę na zanieczyszczenia przetaczanych gazów substancjami i łatwo kondensującymi się lub rozkładającymi się pod wpływem warunków istniejących wewnątrz regulatota np. podwyższonej temperatury ponieważ w rurce pomiarowej czujnika przepływu panuje podwyższona temperatura do wartości max 200 st. C. Substancje rozkładające się w takiej temperaturze lub osadzające się w tej temperaturze będą powodowały zmianę wartości przepływu w miarę zachodzącego procesu. Rozkładające się substancje zmienią skład mieszanki lub zmienią stałą konstrukcyjną urządzenia. Przykładem może być osadzanie się krzemu wewnątrz regulatora w tym w obrębie czujnika przy rozkładzie silanu (SiH4) co powoduje zmianę jego czułości a w efekcie zmianę wartości przepływu.
GAZ | SYMBOL | KN | KS |
---|---|---|---|
Acetylen | C2H2 | 0,58 | 0,6025 |
Amoniak | NH3 | 0,74 | 0,7323 |
Argon | Ar | 1.42 | 1,4457 |
Arsenowodór | AsH3 | 0,67 | 0,6746 |
Azot | N2 | 1 | 1,0001 |
Butan | C4H10 | 0,26 | 0,2635 |
Bromowodór | HBr | 1 | 1,0011 |
Bromek Metylu | CH2Br | 0,58 | 0,5844 |
Chlor | Cl2 | 0,86 | 0,8599 |
Clorek Etylu | C2H5Cl | 0,39 | 0,3898 |
Chlorek Metylu | CH3Cl | 0,63 | 0,631 |
Clorowodór | HCl | 0,96 | 1,0002 |
Dwutlenek Siarki | SO2 | 0,68 | 0,6885 |
Dwutlenek Węgla | CO2 | 0,73 | 0,7395 |
Dwutlenek Azotu | NO2 | 0,74 | 0,7382 |
Etan | C2H6 | 0,5 | 0,498 |
Etylen | C2H4 | 0,6 | 0,5997 |
Fluor | F2 | 0,98 | 0,9801 |
Fluorek Metylu | CH3F | 0,56 | 0,56 |
Fosforowodór | PH3 | 0,76 | 0,7603 |
Freon12 | CCl2F2 | 0,35 | 0,3544 |
Hel | He | 1,42 | 1,446 |
Krypton | Kr | 1,42 | 1,4454 |
Ksenon | Xe | 1,41 | 1,4473 |
Metan | CH4 | 0,72 | 0,7188 |
Nadtlenek Azotu | N2O | 0,71 | 0,714 |
Neon | Ne | 1,42 | 1,4471 |
Powietrze (suche) | - | 1 | 0,8825 |
Propan | C3H8 | 0,34 | 0,3415 |
Siarkowodór | H2S | 0,8 | 0,7936 |
Silan | SiH4 | 0,6 | 0,5985 |
Sześciofluorek Wolframu | WF6 | 0,19 | 0,1909 |
Tlen | O2 | 0,94 | 1,0039 |
Tlenek Azotu | NO | 0,92 | 0,9973 |
Tlenek Węgla | CO | 1 | 1,0012 |
Wodór | H2 | 1,01 | 1,0121 |
Izobuten | - | - | 0,19 |
Buten | C4H8 | 0,2995 |
gaz |
symb. |
KN |
|
1 |
Acetylene |
C2H2 |
0,5829 |
2 |
Air ( dry ) |
- |
0,8810 |
3 |
Ammonia |
NH3 |
0,7311 |
4 |
Argon |
Ar |
1,4433 |
5 |
Arsine |
AsH3 |
0,6735 |
6 |
Butane |
C4H10 |
0,2631 |
7 |
Butene |
C4H8 |
0,2990 |
8 |
Carbon Dioxide |
CO2 |
0,7382 |
9 |
Carbon Monoxide |
CO |
0,9995 |
10 |
Chlorine |
Cl2 |
0,8585 |
11 |
Cyanogen |
C2N2 |
0,4505 |
12 |
Ethane |
C2H6 |
0,4972 |
13 |
Ethyl Chloride |
C2H5Cl |
0,3891 |
14 |
Ethylene |
C2H4 |
0,5987 |
15 |
Fluorine |
F2 |
0,9784 |
16 |
Freon12 |
CCl2F2 |
0,3538 |
17 |
Helium |
He |
1,4435 |
18 |
Hydrogen |
H2 |
1,0101 |
19 |
Hydrogen Bromide |
HBr |
0,9994 |
20 |
Hydrogen Chloride |
HCl |
0,9985 |
21 |
Hydrogen Fluoride |
HF |
1,0299 |
22 |
Hydrogen Iodide |
HI |
1,0287 |
23 |
Hydrogen Sulfide |
H2S |
0,7923 |
24 |
Isobutane |
CH(CH3)3 |
0,1897 |
25 |
Krypton |
Kr |
1,4430 |
26 |
Methane |
CH4 |
0,7176 |
27 |
Methyl Acetylene |
C3H4 |
0,4313 |
28 |
Methyl Bromide |
CH2Br |
0,5835 |
29 |
Methyl Chloride |
CH3Cl |
0,6300 |
30 |
Methyl Fluoride |
CH3F |
0,5591 |
31 |
Neon |
Ne |
1,4447 |
32 |
Nitric Oxide |
NO |
0,9956 |
33 |
Nitrogen |
N2 |
1,0000 |
34 |
Nitrogen Dioxide |
NO2 |
0,7369 |
35 |
Nitrous Oxide |
N2O |
0,7128 |
36 |
Oxygen |
O2 |
1,0036 |
37 |
Phosphine |
PH3 |
0,7590 |
38 |
Propane |
C3H8 |
0,3512 |
39 |
Silane |
SiH4 |
0,5975 |
40 |
Sulfur Dioxide |
SO2 |
0,6873 |
41 |
Tungsten Hexafluoride |
WF6 |
0,1906 |
42 |
Xenon |
Xe |
1,4449 |
43* |
Sulfur Hexafluoride |
SF6 |
0,2463 |
Opr. "BETA-ERG" Sp. z o.o. 95r