Misuratori di flusso di massa

Misuratori di flusso di massa termica per gas: principio di funzionamento e applicazioni

1Principio di funzionamento

I misuratori di flusso di massa termica funzionano in base ai principi di trasferimento del calore, misurando il flusso di gas rilevando l'effetto di raffreddamento del flusso di gas su un sensore riscaldato.

Metodo di differenziale di temperatura costante (CTD)

Si utilizzano due sensori di temperatura (RTD o termistori):

Sensore riscaldato: mantenuto ad una temperatura fissa sopra il flusso di gas.

Sensore di riferimento: misura la temperatura del gas.

La potenza necessaria per mantenere la differenza di temperatura è proporzionale al flusso di massa.

Metodo di potenza costante

Il sensore è alimentato da una quantità fissa di calore.

Si misura la differenza di temperatura tra il sensore riscaldato e il flusso di gas, che è correlata al flusso di massa.

L'equazione fondamentale che regola la misurazione del flusso termico è:

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

Q: portata di massa (kg/s)

P: Potenza di riscaldamento (W)

c_p: capacità termica specifica del gas (J/kg·K)

ΔT: differenza di temperatura tra sensori (K)

Poiché i misuratori di flusso termico misurano direttamente il flusso di massa, non richiedono una compensazione separata della pressione o della temperatura.

2Caratteristiche e vantaggi principali

✅ Misurazione diretta del flusso di massa ️ Non è necessario un'ulteriore compensazione PT.

✅ Nessuna parte in movimento ️ bassa manutenzione, elevata affidabilità.

✅ Ampio rapporto di flessione (fino a 100:1) ️ Adatto a bassi e alti flussi.

✅ Tempo di risposta veloce ️ Ideale per il controllo dinamico del flusso.

✅ Bassa caduta di pressione ️ Efficiente dal punto di vista energetico per applicazioni a gas.

✅ Compatibile con la maggior parte dei gas non corrosivi, inclusi aria, N2, O2, CO2, gas naturale e biogas.

3Limitazioni

È necessaria una taratura specifica del gas. La precisione dipende dalle proprietà termiche del gas (c_p).

Non adatto a gas sporchi/umidi Le particelle o l'umidità possono influenzare le prestazioni del sensore.

- sensibilità alle fluttuazioni di temperatura - esige condizioni ambientali stabili.

4Applicazioni comuni

Monitoraggio dell'aria compressa e del gas (rilevamento delle perdite, analisi dei consumi)

Biogas e misurazione del gas naturale

Sistemi HVAC (controllo del flusso d'aria)

Industria dei semiconduttori e chimica (monitoraggio dei gas di processo)

Prova ambientale e di emissioni (misurazione del flusso di gas in pila)

5. Segnali di uscita e installazione

Output analogici: 4-20 mA, 0-10 V per integrazione con PLC/SCADA.

Comunicazione digitale: Modbus, HART o PROFIBUS per i sistemi intelligenti.

Linee guida di installazione:

Evitare vibrazioni dei tubi e turbolenze eccessive.

Assicurare corse dritte dei tubi (5D a monte, 3D a valle per la precisione).

Conclusioni

I misuratori di flusso di massa termica forniscono una misurazione di flusso di massa di gas altamente accurata e affidabile senza richiedere correzioni di pressione o temperatura.e la bassa manutenzione li rendono ideali per l'industriaI futuri miglioramenti si concentrano sulla taratura multi-gas e sulla maggiore durata dei sensori per ambienti difficili.