Mierniki przepływu masy

Mierniki przepływu masy cieplnej dla gazów: zasada działania i zastosowania

1Zasada działania

Pomiary przepływu masy cieplnej działają w oparciu o zasady przenoszenia ciepła, mierząc przepływ gazu poprzez wykrywanie efektu chłodzenia strumienia gazu na podgrzewanym czujniku.

Metoda różnicowa stałej temperatury (CTD)

Wykorzystuje się dwa czujniki temperatury (RTD lub termistory):

Czujnik podgrzewany: utrzymywany w stałej temperaturze powyżej strumienia gazu.

Czujnik odniesienia: mierzy temperaturę gazu.

Moc wymagana do utrzymania różnicy temperatury jest proporcjonalna do przepływu masy.

Metoda stałej mocy

Na czujnik nakłada się stałą ilość ciepła.

Mierzy się różnicę temperatury pomiędzy podgrzewanym czujnikiem a strumieniem gazu, która koreluje z przepływem masy.

Podstawowym równaniem regulującym pomiar przepływu cieplnego jest:

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

Q: Przepływ masy (kg/s)

P: Moc ogrzewania (W)

c_p: pojemność cieplna gazu (J/kg·K)

ΔT: Różnica temperatur między czujnikami (K)

Ponieważ mierniki przepływu cieplnego mierzą bezpośrednio przepływ masy, nie wymagają oddzielnej kompensacji ciśnienia lub temperatury.

2Główne cechy i zalety

✅ Bezpośrednie pomiar przepływu masy ️ Nie ma potrzeby dodatkowej rekompensaty PT.

✅ Brak ruchomych części ️ Niska konserwacja, wysoka niezawodność.

✅ Szeroki współczynnik obrotów (do 100:1) ️ Nadaje się do niskich i wysokich przepływów.

✅ Szybki czas reagowania idealny do dynamicznej kontroli przepływu.

✅ Spadek niskiego ciśnienia: energooszczędny w zastosowaniach gazowych.

✅ Kompatybilny z większością gazów nieżrących W tym powietrza, N2, O2, CO2, gazu ziemnego i biogazu.

3Ograniczenia

Wymagana kalibracja specyficzna dla gazu Dokładność zależy od właściwości cieplnych gazu (c_p).

Nieodpowiednie dla brudnych/wilchych gazów

W przypadku zastosowań o niskim lub średnim ciśnieniu, zazwyczaj < 50 barów.

Wystarczy, że w trakcie badania wprowadzono następujące zmiany:

4. Wspólne zastosowania

Monitoring sprężonego powietrza i gazu (wykrywanie przecieków, analiza zużycia)

Biogaz i pomiar gazu ziemnego

Systemy HVAC (regulacja przepływu powietrza)

Przemysł półprzewodnikowy i przemysł chemiczny (monitorowanie procesów gazowych)

Badania środowiskowe i emisje (mierzenie przepływu gazu w stosach)

5. Sygnały wyjściowe i instalacja

Wydatki analogowe: 4-20 mA, 0-10 V do integracji z sterownikami sterowania sterowanym/SCADA.

Komunikacja cyfrowa: Modbus, HART lub PROFIBUS dla inteligentnych systemów.

Wytyczne dotyczące instalacji:

Unikaj drgań rur i nadmiernego turbulencji.

Zapewnienie prawidłowego przepływu rurociągów (5D w górę rzeki, 3D w dół rzeki dla dokładności).

Wniosek

Pomiary przepływu masy cieplnej zapewniają bardzo dokładne i niezawodne pomiary przepływu masy gazów bez konieczności korekty ciśnienia lub temperatury.i niskie koszty utrzymania sprawiają, że są idealne dla przemysłuW przyszłości ulepszenia koncentrują się na kalibracji wielogasowej i zwiększonej trwałości czujników w trudnych warunkach.