主题：【第二届原创作品大赛】新手入门-气相色谱的载气4：稳压和稳流

2、稳流阀
稳流阀是为了控制流经稳流阀的载气流速保持稳定用的，因此原理和稳压阀、减压阀完全不同。这里是一个稳流阀的结构示意图，从中我们可以看到这一点。

首先我们发现调整旋钮并不是压紧弹性膜片，而是在调整入口针型阀。而且其他地方与稳压阀相比，差异也很大。从原理上看，稳流阀的工作是这样的：
当稳流阀出口气体阻力增加时，气体流出速度变慢，将导致出口压力P4增加，于是B腔内压力P2和P4的压差减小，从B腔流出下部针型阀的气体流量减小，B腔气体量增加，导致B腔压力P2增加。P2增加导致金属膜片向上移动，下部针型阀开度增加，从B腔流出的气体量增加，从而导致P4压力增加。P4压力增加，将导致阀后载气流量加大。这样就弥补了出口阻力增加造成的气体流量减小。而调整旋钮则通过调整入口和B腔间针型阀的开度，来控制B腔压力P2和入口压力P3/P1的压差，来控制整个气体流速的大小。
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稳流阀和稳压阀的工作原理是截然不同的。稳压阀当下游阻力增加时，是减小开度让出口压力降低，从而稳定出口压力，从压力上看这是一个负反馈过程。稳流阀则是增加开度提高出口压力，从而保证即使下游阻力增加，但流量仍然保持稳定，从压力上看这是一个正反馈过程。
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稳压阀和稳流阀都可以用于控制色谱的柱前压，可是他们的工作反馈情况却正好相反。那么是么时候应该采用稳压阀，什么时候应该采用稳流阀控制柱前压呢？这两种控制方式，会带来色谱工作状态上的哪些区别呢？

3、柱前压的控制。
我们说，稳流阀和稳压阀主要目的是为了在出口阻力发生变化的情况下，保持输出压力或输出流量的稳定。那么为什么出口阻力会发生变化呢？它们的出口是什么？很简单，出口是色谱系统，包括进样口、色谱柱、检测器。这些位置为什么会发生阻力变化？因为后面可能存在程序升温导致色谱柱阻力变化，或者阀切换导致流路的阻力变化。
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好了，第一个问题来了：如果后面没有程序升温，也没有阀切换，阻力根本就不会发生变化，你会选择稳流阀还是稳压阀来控制柱前压？
然后是第二个问题：如果是填充柱，有程序升温或者阀切换会导致气体阻力变化，你会作出哪种选择？
还有第三个问题：如果是毛细管柱，发生阻力变化，那么你会做出哪种选择？
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根据欧姆定律，I=U/R，当电阻值不变的时候，电流和电压成正比。电流保持不变，电压就不变；电压不变，电流就不变。为什么是欧姆定律？因为气体流动规律和电流的规律是近似的。所以可以把载气流速看成电流，气体压力看成电压，气路阻力看成电阻。所以第一个问题很简单，随便用。无论你控制压力还是流量稳定，都会保证整个系统的稳定。这时候的变化来自哪里？来自入口压力波动。仔细分析一下入口压力变大，对稳流阀和稳压阀的影响，你会发现两种阀对入口的响应结果是相同的。不过要记得，它们对出口阻力变化情况的响应可是相反的哦。那么我是如何选择呢？我当然是选择便宜的。。。。。。省钱是硬道理。稳压阀显然结构比较简单，因此价格便宜，所以我选择稳压阀。没弄明白为什么对入口压力变化的响应是一样的？再仔细分析一下！
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阻力变化会导致柱前压和柱流速的变化。他们发生变化的时候，会造成什么影响？柱流量的变化会造成保留时间、分离度的变化，还会造成到达检测器的流量发生变化。保留时间的变化不要紧，因为每次分析的变化都是相同的，标样也一样变化，因此不考虑。由于载气流速应该设定在速率理论的稳定点上，因此流量的微小变化对分离度的影响有限，也不是大问题。那么什么是大问题？大问题是检测器。填充柱检测器流量基本都是载气提供的，因此载气流量的波动会带来TCD和FID的很大波动，为了保证检测器的稳定性，非常有必要保证载气流速的稳定。这时候我们需要使用稳流阀，因为稳流阀会保证流速。
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毛细管柱呢？毛细管柱的流量很小，检测器载气流速主要靠makeup气路提供，因此检测器的流量变化不大，工作状态不会收到较大影响。稳流控制会导致柱前压发生变化，柱前压的变化对分流情况的影响是比较大的，这对毛细管柱需要分流是不利的，因此需要用稳压阀控制柱前压。其实即使出于省钱考虑，选用稳压阀也是比较合理的。
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综上考虑，简单说应该是填充柱色谱，需要程序升温或者在阻力差异较大的色谱柱之间切换的时候，需要用稳流阀控制柱前压。其他情况一律是使用稳压阀控制柱前压比较合理。记住了么？记住了还应该明白为什么啊。

皮老师真的很强大，一直很疑惑的恒压，恒流该怎么去理解。
这次却是清晰了，谢谢，非常感谢。
支持皮老师~

这是教科书的解答，其实在实际中，切换系统喜欢用针阀和稳压阀，稳流阀的反应时间太慢，往往造成大的切换峰。在衡量气体分析（空气中成分），一般情况是不允许稳压和稳流，最多用针阀。

原文由 xqianghuang 发表:
这是教科书的解答，其实在实际中，切换系统喜欢用针阀和稳压阀，稳流阀的反应时间太慢，往往造成大的切换峰。在衡量气体分析（空气中成分），一般情况是不允许稳压和稳流，最多用针阀。

顶。这个说法是非常正确的，合乎工作实际。。
由于稳流阀的响应需要B腔压力来反馈，因此动作响应速度较稳压阀要慢的多。调整稳压阀是马上见效的，调整稳流阀就要非常动作缓慢，否则极容易调整过头，就是这个道理。
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所以虽然理论上用稳流阀可以不考虑气路阻力差，但实际上总是希望调整气体各路的阻力相当，让切换的时候气路不发生波动，就是这个道理。
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因此在切换流路的时候，即使是用稳流阀控制，如果是FID检测器，气路切换也经常造成FID熄火，就是因为短时间载气流速过快吹熄的。如果是TCD，且波动不会影响待测组分测定，则可以这么用了。例如待测组分1已经出峰后进行反吹，反吹后较长时间待测组分2才出峰，这时切阀波动已经过去了。记得以前一个天然气分析阀动作讨论的帖子中，阀动作时间表中，安捷伦就是把切阀扰动用基线强制平直掩盖的。。。。。。

在看资料的时候有些不解。
第一个帖子中所讲到
从原理上看，当出口载气阻力增加时，气体流出稳压阀速度变慢，导致P3和P2的压强升高。这一升高导致针阀向左移动，开度减小，通过针型阀的气体流量减小，从而保证了P3的稳定。这一反馈过程与减压阀非常接近。

P2P3的压力增大；那么针形阀应该是向右移动，开度减小。皮老师是不是打错字了？


另外板凳那一层中提到makeup气路是什么气路？

原文由 cxm2009 发表:
在看资料的时候有些不解。
第一个帖子中所讲到
从原理上看，当出口载气阻力增加时，气体流出稳压阀速度变慢，导致P3和P2的压强升高。这一升高导致针阀向左移动，开度减小，通过针型阀的气体流量减小，从而保证了P3的稳定。这一反馈过程与减压阀非常接近。

P2P3的压力增大；那么针形阀应该是向右移动，开度减小。皮老师是不是打错字了？


另外板凳那一层中提到makeup气路是什么气路？

谢谢指正。。。。确实是左右不分了，应该是向右移动哦。我去帖子里面改正。
makeup是检测器端补充的载气，用于稳定检测器的。又叫尾吹或者补充气等。

呵呵。
发完帖子就觉得自己的问题太弱了。本想编辑一下的。
没想到，皮老师回复的这么快。谢谢老师的指导。
期待你更多的关于气相的观点讲解！


另外，刚阅读了你关于EPC和AFC的帖子，那么基于现代色谱技术的考虑，稳流阀稳压阀这些东西似乎在现代色谱中的应该很少了，大都采用电子控制针型阀了。那么这里所讲的这些东西，在实际工作中的应用价值还有多大，在色谱仪的维护维修方面有多少价值？

国产色谱基本还都是阀控制啊，还有老色谱。
什么时候国产色谱也都是EPC，就好了。听说现在福立、科创做出了EPC，可惜还没见到实物。
前天朋友要买国产色谱，要了一些报价，包括福立天美普析通用科创，提供的色谱型号都是阀控的。

俺是新人，刚接触色谱，来学习学习！

看了皮皮老师的帖以后觉得很有收获！

谢谢皮皮老师的分享！