发布日期:2009-12-07 信息来源:admin
由于石英毛细管具备的优点,使其被广泛用于高精度控制液体和气体流速。最常见的应用领域是质流控制(Mass Flow Control, MFC).
石英毛细管能可靠用于任何需要稳定、重现的流体或气体流速的控制领域。使用一段适当长度和ID的毛细管,加上控制其它主要参数(粘度和压力降), 就会产生固定的流速限定。
石英毛细管流速的评估
粘性流体通过固定长度和ID的石英毛细管时,流体存在阻力。只要雷诺数(Reynolds Number)小于2000,流体被认为是牛顿型(Newtonian),可以用一个简单的公式来描述。在这种条件下,最大流速是在中心区,管壁附近的流体趋向于保持几乎是静止不动的状态。按照粘度来说,流体的阻力R与圆管半径r的关系如下:
R = 8·η·L/(π·r2) (3-1)
这里,η为粘度系数,L为长度。粘度系数的SI单位是泊(poise),公认是法国物理学家泊肃叶(Jean Poiseuille,1797~1869)推导出该公式。
从上式可看到,阻力与管路内部半径的平方成反比。例如,将内径200mm的毛细管换成100mm,意味着流体阻力增加4倍。
从3-1式推出Poiseuille定律,即毛细管的流速取决于压力降,更重要的是,流速与毛细管ID相关,见下式:
F =π·r4 ·ΔP / (8·η·L) (3-2)
流速F(有时用V表示),与半径的4次方成正比,即半径变化2倍,流速就变化16倍。3-3式提供了容易使用的流速F公式(mL/min):
F = (r4·DP) / (η·L) ·1.625×10-8 (3-3)
这里,半径(r)单位是mm,压力降(DP)的单位是psi,粘度系数(η) 的单位是cp,长度(L)单位是cm.