द्रव्यमान प्रवाह मीटर

गैसों के लिए थर्मल मास फ्लो मीटर: कार्य सिद्धांत और अनुप्रयोग

1. कार्य सिद्धांत

थर्मल मास फ्लो मीटर गर्मी हस्तांतरण सिद्धांतों पर काम करते हैं, जो गर्म सेंसर पर गैस धारा के शीतलन प्रभाव का पता लगाकर गैस प्रवाह को मापते हैं। दो प्राथमिक माप विधियाँ हैं:

स्थिर तापमान अंतर (CTD) विधि

दो तापमान सेंसर (RTD या थर्मिस्टर) का उपयोग किया जाता है:

गर्म सेंसर: गैस धारा से ऊपर एक निश्चित तापमान पर बनाए रखा जाता है।

संदर्भ सेंसर: गैस का तापमान मापता है।

तापमान अंतर को बनाए रखने के लिए आवश्यक शक्ति द्रव्यमान प्रवाह दर के समानुपाती होती है।

स्थिर शक्ति विधि

सेंसर पर गर्मी की एक निश्चित मात्रा लागू की जाती है।

गर्म सेंसर और गैस धारा के बीच तापमान अंतर को मापा जाता है, जो द्रव्यमान प्रवाह के साथ सहसंबद्ध होता है।

थर्मल प्रवाह माप को नियंत्रित करने वाला मौलिक समीकरण है:

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

Q: द्रव्यमान प्रवाह दर (kg/s)

P: ताप शक्ति (W)

c_p: गैस की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता (J/kg·K)

ΔT: सेंसर के बीच तापमान अंतर (K)

चूंकि थर्मल फ्लो मीटर सीधे द्रव्यमान प्रवाह को मापते हैं, इसलिए उन्हें अलग से दबाव या तापमान मुआवजे की आवश्यकता नहीं होती है।

2. मुख्य विशेषताएं और लाभ

✅ प्रत्यक्ष द्रव्यमान प्रवाह माप – अतिरिक्त PT मुआवजे की आवश्यकता नहीं है।

✅ कोई हिलने वाले हिस्से नहीं – कम रखरखाव, उच्च विश्वसनीयता।

✅ विस्तृत टर्नडाउन अनुपात (100:1 तक) – कम और उच्च प्रवाह दरों के लिए उपयुक्त।

✅ तेज़ प्रतिक्रिया समय – गतिशील प्रवाह नियंत्रण के लिए आदर्श।

✅ कम दबाव ड्रॉप – गैस अनुप्रयोगों के लिए ऊर्जा-कुशल।

✅ अधिकांश गैर-संक्षारक गैसों के साथ संगत – जिसमें हवा, N₂, O₂, CO₂, प्राकृतिक गैस और बायोगैस शामिल हैं।

3. सीमाएँ

❌ गैस-विशिष्ट अंशांकन आवश्यक – सटीकता गैस के थर्मल गुणों (c_p) पर निर्भर करती है।

❌ गंदी/गीली गैसों के लिए उपयुक्त नहीं – कण या नमी सेंसर के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकती है।

❌ कम/मध्यम दबाव अनुप्रयोगों तक सीमित – आमतौर पर < 50 बार।

❌ तापमान में उतार-चढ़ाव के प्रति संवेदनशीलता – स्थिर परिवेशी परिस्थितियों की आवश्यकता होती है।

4. सामान्य अनुप्रयोग

संपीड़ित वायु और गैस निगरानी (रिसाव का पता लगाना, खपत विश्लेषण)

बायोगैस और प्राकृतिक गैस माप

HVAC सिस्टम (वायु प्रवाह नियंत्रण)

सेमीकंडक्टर और रासायनिक उद्योग (प्रक्रिया गैस निगरानी)

पर्यावरण और उत्सर्जन परीक्षण (स्टैक गैस प्रवाह माप)

5. आउटपुट सिग्नल और स्थापना

एनालॉग आउटपुट: PLC/SCADA के साथ एकीकरण के लिए 4-20 mA, 0-10 V।

डिजिटल संचार: स्मार्ट सिस्टम के लिए Modbus, HART, या PROFIBUS।

स्थापना दिशानिर्देश:

पाइप कंपन और अत्यधिक अशांति से बचें।

सीधे पाइप रन सुनिश्चित करें (सटीकता के लिए 5D अपस्ट्रीम, 3D डाउनस्ट्रीम)।

निष्कर्ष

थर्मल मास फ्लो मीटर बिना दबाव या तापमान सुधार की आवश्यकता के गैसों के लिए अत्यधिक सटीक, विश्वसनीय द्रव्यमान प्रवाह माप प्रदान करते हैं। उनका गैर-घुसपैठ डिजाइन, तेज़ प्रतिक्रिया और कम रखरखाव उन्हें औद्योगिक, पर्यावरणीय और प्रयोगशाला अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है। भविष्य के सुधारों में बहु-गैस अंशांकन और कठोर वातावरण के लिए बेहतर सेंसर स्थायित्व पर ध्यान केंद्रित किया गया है।