Đồng hồ đo lưu lượng khối

Đồng hồ đo lưu lượng khối nhiệt cho khí: Nguyên lý hoạt động & Ứng dụng

1. Nguyên lý hoạt động

Đồng hồ đo lưu lượng khối nhiệt hoạt động dựa trên các nguyên lý truyền nhiệt, đo lưu lượng khí bằng cách phát hiện hiệu ứng làm mát của dòng khí trên cảm biến được làm nóng. Có hai phương pháp đo chính:

Phương pháp Chênh lệch Nhiệt độ Không đổi (CTD)

Hai cảm biến nhiệt độ (RTD hoặc thermistor) được sử dụng:

Cảm biến được làm nóng: Được duy trì ở nhiệt độ cố định trên dòng khí.

Cảm biến tham chiếu: Đo nhiệt độ khí.

Công suất cần thiết để duy trì chênh lệch nhiệt độ tỷ lệ với tốc độ dòng khối.

Phương pháp Công suất Không đổi

Một lượng nhiệt cố định được áp dụng cho cảm biến.

Chênh lệch nhiệt độ giữa cảm biến được làm nóng và dòng khí được đo, tương quan với lưu lượng khối.

Phương trình cơ bản chi phối phép đo lưu lượng nhiệt là:

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

Q: Tốc độ dòng khối (kg/s)

P: Công suất gia nhiệt (W)

c_p: Nhiệt dung riêng của khí (J/kg·K)

ΔT: Chênh lệch nhiệt độ giữa các cảm biến (K)

Vì đồng hồ đo lưu lượng nhiệt đo trực tiếp lưu lượng khối, chúng không yêu cầu bù áp suất hoặc nhiệt độ riêng.

2. Các tính năng chính & Ưu điểm

✅ Đo lưu lượng khối trực tiếp – Không cần bù PT bổ sung.

✅ Không có bộ phận chuyển động – Bảo trì thấp, độ tin cậy cao.

✅ Tỷ lệ giảm tốc rộng (lên đến 100:1) – Thích hợp cho tốc độ dòng chảy thấp và cao.

✅ Thời gian phản hồi nhanh – Lý tưởng để kiểm soát dòng chảy động.

✅ Giảm áp suất thấp – Tiết kiệm năng lượng cho các ứng dụng khí.

✅ Tương thích với hầu hết các loại khí không ăn mòn – Bao gồm không khí, N₂, O₂, CO₂, khí tự nhiên và khí sinh học.

3. Hạn chế

❌ Yêu cầu hiệu chuẩn cụ thể cho khí – Độ chính xác phụ thuộc vào các đặc tính nhiệt của khí (c_p).

❌ Không thích hợp cho khí bẩn/ẩm – Các hạt hoặc độ ẩm có thể ảnh hưởng đến hiệu suất cảm biến.

❌ Giới hạn cho các ứng dụng áp suất thấp/trung bình – Thông thường < 50 bar.

❌ Nhạy cảm với sự dao động nhiệt độ – Yêu cầu điều kiện môi trường ổn định.

4. Các ứng dụng phổ biến

Giám sát khí nén & khí (phát hiện rò rỉ, phân tích tiêu thụ)

Đo khí sinh học & khí tự nhiên

Hệ thống HVAC (kiểm soát luồng không khí)

Ngành công nghiệp bán dẫn & hóa chất (giám sát khí quy trình)

Thử nghiệm môi trường & khí thải (đo lưu lượng khí thải)

5. Tín hiệu đầu ra & Lắp đặt

Đầu ra tương tự: 4-20 mA, 0-10 V để tích hợp với PLC/SCADA.

Giao tiếp kỹ thuật số: Modbus, HART hoặc PROFIBUS cho các hệ thống thông minh.

Hướng dẫn cài đặt:

Tránh rung ống & nhiễu loạn quá mức.

Đảm bảo đường ống thẳng (5D phía trên, 3D phía dưới để đảm bảo độ chính xác).

Kết luận

Đồng hồ đo lưu lượng khối nhiệt cung cấp phép đo lưu lượng khối chính xác cao, đáng tin cậy cho khí mà không yêu cầu hiệu chỉnh áp suất hoặc nhiệt độ. Thiết kế không xâm lấn, phản hồi nhanh và bảo trì thấp của chúng khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp, môi trường và phòng thí nghiệm. Những cải tiến trong tương lai tập trung vào hiệu chuẩn đa khí và độ bền cảm biến được tăng cường cho môi trường khắc nghiệt.