เครื่องวัดกระแสน้ําหนัก

มิเตอร์วัดการไหลของมวลความร้อนสำหรับก๊าซ: หลักการทำงานและการประยุกต์ใช้งาน

1. หลักการทำงาน

มิเตอร์วัดการไหลของมวลความร้อนทำงานโดยอาศัยหลักการถ่ายเทความร้อน โดยวัดการไหลของก๊าซโดยตรวจจับผลกระทบจากการระบายความร้อนของกระแสก๊าซบนเซ็นเซอร์ที่ถูกทำให้ร้อน มีสองวิธีหลักในการวัด:

วิธีผลต่างอุณหภูมิคงที่ (CTD)

ใช้เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิสองตัว (RTD หรือเทอร์มิสเตอร์):

เซ็นเซอร์ที่ถูกทำให้ร้อน: รักษาอุณหภูมิคงที่เหนือกระแสก๊าซ

เซ็นเซอร์อ้างอิง: วัดอุณหภูมิของก๊าซ

กำลังไฟที่ต้องการในการรักษาส่วนต่างของอุณหภูมิเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการไหลของมวล

วิธีพลังงานคงที่

ใช้ความร้อนในปริมาณคงที่กับเซ็นเซอร์

วัดผลต่างอุณหภูมิระหว่างเซ็นเซอร์ที่ถูกทำให้ร้อนกับกระแสก๊าซ ซึ่งสัมพันธ์กับการไหลของมวล

สมการพื้นฐานที่ควบคุมการวัดการไหลของความร้อนคือ:

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

Q: อัตราการไหลของมวล (กก./วินาที)

P: กำลังไฟความร้อน (วัตต์)

c_p: ความจุความร้อนจำเพาะของก๊าซ (J/กก.·K)

ΔT: ผลต่างอุณหภูมิระหว่างเซ็นเซอร์ (K)

เนื่องจากมิเตอร์วัดการไหลของความร้อนวัดการไหลของมวลโดยตรง จึงไม่จำเป็นต้องมีการชดเชยแรงดันหรืออุณหภูมิแยกต่างหาก

2. คุณสมบัติและข้อดีที่สำคัญ

✅ การวัดการไหลของมวลโดยตรง – ไม่จำเป็นต้องมีการชดเชย PT เพิ่มเติม

✅ ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว – บำรุงรักษาน้อย ความน่าเชื่อถือสูง

✅ อัตราการลดลง (Turndown Ratio) กว้าง (สูงสุด 100:1) – เหมาะสำหรับอัตราการไหลต่ำและสูง

✅ เวลาตอบสนองที่รวดเร็ว – เหมาะสำหรับการควบคุมการไหลแบบไดนามิก

✅ แรงดันตกต่ำ – ประหยัดพลังงานสำหรับการใช้งานก๊าซ

✅ เข้ากันได้กับก๊าซส่วนใหญ่ที่ไม่กัดกร่อน – รวมถึงอากาศ, N₂, O₂, CO₂, ก๊าซธรรมชาติ และก๊าซชีวภาพ

3. ข้อจำกัด

❌ ต้องมีการสอบเทียบเฉพาะก๊าซ – ความแม่นยำขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางความร้อนของก๊าซ (c_p)

❌ ไม่เหมาะสำหรับก๊าซที่มีสิ่งสกปรก/เปียก – อนุภาคหรือความชื้นอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์

❌ จำกัดเฉพาะการใช้งานแรงดันต่ำ/ปานกลาง – โดยทั่วไป < 50 บาร์

❌ ความไวต่อความผันผวนของอุณหภูมิ – ต้องมีสภาพแวดล้อมที่คงที่

4. การใช้งานทั่วไป

การตรวจสอบอากาศอัดและก๊าซ (การตรวจจับการรั่วไหล การวิเคราะห์การบริโภค)

การวัดก๊าซชีวภาพและก๊าซธรรมชาติ

ระบบ HVAC (การควบคุมการไหลของอากาศ)

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และเคมี (การตรวจสอบก๊าซในกระบวนการ)

การทดสอบสิ่งแวดล้อมและการปล่อยมลพิษ (การวัดการไหลของก๊าซจากปล่อง)

5. สัญญาณเอาต์พุตและการติดตั้ง

เอาต์พุตแบบอะนาล็อก: 4-20 mA, 0-10 V สำหรับการรวมเข้ากับ PLC/SCADA

การสื่อสารแบบดิจิทัล: Modbus, HART หรือ PROFIBUS สำหรับระบบอัจฉริยะ

แนวทางการติดตั้ง:

หลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนของท่อและการไหลปั่นป่วนมากเกินไป

ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการเดินท่อตรง (5D ต้นน้ำ, 3D ปลายน้ำเพื่อความแม่นยำ)

บทสรุป

มิเตอร์วัดการไหลของมวลความร้อนให้การวัดการไหลของมวลที่แม่นยำและเชื่อถือได้สูงสำหรับก๊าซโดยไม่ต้องมีการแก้ไขแรงดันหรืออุณหภูมิ การออกแบบที่ไม่รบกวน, การตอบสนองที่รวดเร็ว และการบำรุงรักษาต่ำ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม สิ่งแวดล้อม และห้องปฏิบัติการ การปรับปรุงในอนาคตมุ่งเน้นไปที่การสอบเทียบหลายก๊าซและความทนทานของเซ็นเซอร์ที่เพิ่มขึ้นสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง