Μέτρητες Μαζικής Ροής

Μετρητές ροής θερμικής μάζας για αέρια: αρχή λειτουργίας και εφαρμογές

1. Αρχή λειτουργίας

Τα μετρητές ροής θερμικής μάζας λειτουργούν με βάση τις αρχές της μεταφοράς θερμότητας, μετρώντας τη ροή αερίου ανιχνεύοντας την επίδραση ψύξης της ροής αερίου σε έναν θερμαινόμενο αισθητήρα.

Μέθοδος διαφορικής σταθερής θερμοκρασίας (CTD)

Χρησιμοποιούνται δύο αισθητήρες θερμοκρασίας (RTD ή θερμοστάτες):

Θερμαντικός αισθητήρας: διατηρείται σε σταθερή θερμοκρασία πάνω από το ρεύμα αερίου.

Αισθητήρας αναφοράς: Μετρά τη θερμοκρασία του αερίου.

Η ισχύς που απαιτείται για τη διατήρηση της διαφοράς θερμοκρασίας είναι ανάλογη με την ταχύτητα ροής μάζας.

Μέθοδος σταθερής ισχύος

Ο αισθητήρας θερμαίνεται με μια σταθερή ποσότητα.

Μετριέται η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του θερμαινόμενου αισθητήρα και της ροής αερίου, η οποία συσχετίζεται με τη ροή μάζας.

Η θεμελιώδης εξίσωση που διέπει τη μέτρηση της θερμικής ροής είναι:

Q = frac{P}{c_p cdot Delta T}

Α: Ταχύτητα ροής μάζας (kg/s)

P: ισχύς θέρμανσης (W)

c_p: ειδική θερμική ικανότητα του αερίου (J/kg·K)

ΔT: Διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ αισθητήρων (K)

Δεδομένου ότι τα θερμικά μετρητές ροής μετρούν απευθείας τη ροή μάζας, δεν απαιτούν ξεχωριστή αντιστάθμιση πίεσης ή θερμοκρασίας.

2Βασικά χαρακτηριστικά και πλεονεκτήματα

✅ Άμεση μέτρηση της ροής μάζας

✅ Χωρίς κινούμενα εξαρτήματα

✅ Ευρεία αναλογία στροφής (έως 100:1) ️ Κατάλληλο για χαμηλές και υψηλές τιμές ροής.

✅ Γρήγορος χρόνος απόκρισης ️ Ιδανικός για δυναμικό έλεγχο ροής.

✅ Χαμηλή πτώση πίεσης ️ Ενεργειακή απόδοση για εφαρμογές αερίου.

✅ Συμβατό με τα περισσότερα μη διαβρωτικά αέρια, συμπεριλαμβανομένου του αέρα, N2, O2, CO2, φυσικού αερίου και βιοαερίου.

3. Περιορισμοί

Απαιτείται ειδική βαθμονόμηση του αερίου Η ακρίβεια εξαρτάται από τις θερμικές ιδιότητες του αερίου (c_p).

∆εν είναι κατάλληλο για βρώμικα/βρεγμένα αέρια ∆οινικά ή υγρασία μπορεί να επηρεάσουν τις επιδόσεις του αισθητήρα.

∆εξάρτητα από τις εφαρμογές χαμηλής/μέσης πίεσης ∆ιοικητικά < 50 bar.

Η ευαισθησία στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας απαιτεί σταθερές περιβαλλοντικές συνθήκες.

4. Κοινές εφαρμογές

Παρακολούθηση συμπιεσμένου αέρα και αερίου (ανίχνευση διαρροών, ανάλυση κατανάλωσης)

Μέτρηση βιοαερίου και φυσικού αερίου

Συστήματα HVAC (έλεγχος της ροής αέρα)

Ηλεκτρονικές και χημικές βιομηχανίες (παρακολούθηση αερίων διεργασίας)

Δοκιμές για το περιβάλλον και τις εκπομπές (μετρήση ροής αερίων στη στοίβα)

5. Σήματα εξόδου και εγκατάσταση

Αναλογικές εξόδους: 4-20 mA, 0-10 V για ενσωμάτωση με PLC/SCADA.

Ψηφιακή επικοινωνία: Modbus, HART ή PROFIBUS για έξυπνα συστήματα.

Οδηγίες εγκατάστασης:

Αποφύγετε δονήσεις σωλήνων και υπερβολική αναταραχή.

Διασφάλιση ευθείας διαδρομής σωλήνων (5D ανωτέρω, 3D κατωτέρω για ακρίβεια).

Συμπεράσματα

Οι θερμικοί μετρητές ροής μάζας παρέχουν υψηλής ακρίβειας, αξιόπιστη μέτρηση της ροής μάζας για αέρια χωρίς να απαιτείται διόρθωση πίεσης ή θερμοκρασίας.και η χαμηλή συντήρηση τους καθιστούν ιδανικούς για βιομηχανικάΟι μελλοντικές βελτιώσεις επικεντρώνονται στην βαθμονόμηση πολλαπλών αερίων και στην βελτίωση της αντοχής των αισθητήρων για σκληρά περιβάλλοντα.