Meranie a regulácia hmotnostného prietoku plynov a kvapalín pomocou termických hmotnostných prietokomerov

Aký je rozdiel medzi objemovým prietokom a hmotnostným prietokom

Boylov zákon – súčin tlaku a objemu plynu je rovnaký- obr. 1

Vzťah hmotnostného prietoku a objemového prietoku je opísaný Boyleovým zákonom, ktorý ho definuje rovnicou P1 × V1 = P2 × V2. Z rovnice vyplýva, že pri zmene tlaku

dochádza k zmene objemu, avšak skutočné množstvo média zostáva rovnaké. Tento jav je výraznejší pri meraní plynov než pri meraní kvapalín. Ak by sme teda mali napríklad 1 liter vzduchu pri tlaku 1 bar (a), pri stlačení vzduchu na 2 bary (a) sa nám objem zmenší na polovicu, avšak jeho hmotnosť (množstvo) zostáva rovnaká (viď obr. 1).

Meranie hmotnostného prietoku je teda udávané v hmotnostných jednotkách za jednotku času (g / s, kg / h). Avšak pre meranie plynu sú viac používané ako jednotky prietoku liter normálny za minútu (ln / min) alebo liter štandardný za minútu (ls / min).

Jednotka liter normálny udáva množstvo plynu pri normovaných podmienkach, čo je teplota 0 ° C a tlak 1 013,25 hPa (a).

Jednotka liter štandardný udáva množstvo plynu pri štandardných podmienkach, čo je teplota 20 ° C a tlak 1 013,25 hPa (a).

Princíp merania termických prietokomerov

Senzor termického prietokomera sa skladá z ohrievacieho telesa, ktoré mierne ohrieva médium, a z dvoch vinutí snímajúcich teplotu (viď obr. 2 a video). Ak médium nepreteká, teploty T1 a T2 sú si rovné. Ak médium senzorom preteká, dôjde vplyvom prúdenia k ochladeniu T1 a naopak k zvýšeniu teploty T2. Informácie o rozdiele týchto teplôt je spracovaná PC-doskou prietokomera a je z nej vyhodnotená hodnota aktuálneho prietoku.

Prietok možno merať priamou meracou metódou, kedy je senzor umiestnený priamo v prúde prietoku, alebo tzv. Bypasovou metódou, kedy je snímaná časť plynu, ktorá je z hlavného prúdu oddelená.

Prietok plynu cez termický prietokomer Bronkhorst EL-FLOW Select – obr. 3

Na obr. 3 vidíme prietok plynu cez termický prietokomer Bronkhorst EL-FLOW Select, ktorý meria metódou bypasu. Plyn po príchode do prístroja naráža na laminárne usmerňovače (Laminar Flow Element-LFE), ktoré ho usmerňujú z turbulentného prúdenia na laminárne a súčasne tiež oddeľuje presne danú časť plynu k obehu cez bypass na senzor prietokomera. LFE sa skladá z malých diskov, ktoré sú naskladané na seba; každý z nich má v sebe vyrytý 1, 6 alebo 36 kanálov. Počet diskov a kanálov, ktoré obsahujú, je vypočítaný z požadovaného rozsahu merania prietokomeru.

Ak sa pozrieme na presnosti merania oboch metód, termické prietokomery Mass-Stream (obr. 4), kde je použitá priama metóda, meria s maximálnou chybou 1% z meranej hodnoty plus 0,5% z rozsahu.. Oproti tomu termické prietokomery EL-FLOW Select, kde je použitá bypasová metóda, meria s maximálnou chybou 0,5% z meranej hodnoty plus 0,1% z rozsahu.

MASS-STREAM so vstavaným displejom- obr 4.

Pripojením vhodného regulačného ventilu k hmotnostnému prietokomeru získame regulátor prietoku. Ventil môže byť buď priamo integrovaný na tele prietokomera, alebo pripojený za prietokomer. Ventil je elektronicky priamo prepojený s PC-doskou, ktorá vyhodnocuje prietok média a porovnáva ho s nastavením požadovanej hodnoty. Ak sa informácie o aktuálnom prietoku líšia od nastavenia, pošle PC-doska signál regulačnému ventilu a ten prietok upraví na požadovanú hodnotu.

Vzhľadom k rozdielnym vlastnostiam rôznych plynov a kvapalín vyžadujú prístroje na tepelnom princípe nastavenie (kalibráciu) presne na prevádzkové médium. Nie vždy je však vhodné kalibrovať priamo prevádzkovým médiom, najmä pri kalibrovaní prístrojov na meranie plynov výbušných či jedovatých. Preto sa štandardne ustálilo u výrobcov prietokomerov kalibrovanie dusíkom alebo vzduchom (u kvapalinových prístrojov vodou) a uvádzanie prepočítacích koeficientov pre iné plyny a kvapaliny. V súčasnej dobe je u najnovších modelov plynových prietokomerov možnosť uloženia až 100 konverzných kriviek a prístroj tak možno používať na meranie až 100 rôznych plynov. Jednotlivé krivky plynov si užívateľ môže prepínať sám pomocou softvéru bez nutnosti odpojenia prístroja od potrubia, príkladom takéhoto prístroja je EL-FLOW Prestige.

Kam ďalej?

Môžete si pozrieť naše ďalšie články, prípadne si prejsť kategória súvisiaca s týmto článkom (Meranie a regulácia prietoku, Prietokomery a regulátory prietoku plynov, Prietokomery a regulátory prietoku kvapalín, Kalibrátory malého hmotnostného prietoku), alebo si prezrieť relevantné produkty (Bronkhorst EL-FLOW Select, Bronkhorst EL-FLOW Prestige, Bronkhorst EL-FLOW Base, Bronkhorst IN-FLOW Select, Bronkhorst MASS-STREAM, Bronkhorst IQ+ FLOW, Bronkhorst MASS-VIEW, Bronkhorst EX-FLOW). Viac informácií a zoznam všetkých produktov nájdete na stránke výrobcu Bronkhorst.

Ak potrebujete viac informácií alebo nám chcete niečo povedať, neváhajte sa obrátiť priamo na nášho odborníka, a to buď prostredníctvom formulára, alebo emailom.

Odoslať dotaz produktovému špecialistovi

Michal Janoško
produktový špecialista

+421 907 742 744
mjanosko@dex.sk

Outlook vizitka | vCard vizitka

[červeno označené položky sú povinné]
Meno:

e-mail

Telefón:

Vaša správa

Ktoré z čísel je menšie, 7 alebo 10?

nesúhlas s odoslaním