Μετρητής μάζας CO2

Πίνακας Περιεχομένων

Προκλήσεις στη μέτρηση της ροής όγκου CO2
Η σημασία των μετρητών ροής μάζας CO2 στη βιομηχανική παραγωγή
Σχέση μεταξύ του ρυθμού ροής όγκου και του ρυθμού ροής μάζας
Έμμεσοι μετρητές ροής μάζας και οι περιορισμοί τους
Άμεσοι μετρητές ροής μάζας: Ακριβής μέτρηση χωρίς αντιστάθμιση παραμέτρων
Τύποι μετρητών άμεσης ροής μάζας για μέτρηση CO2
Ροόμετρο θερμικής μάζας για μέτρηση ροής αερίου CO2
Πώς λειτουργεί ο μετρητής ροής θερμικής μάζας για το CO2;
Πλεονεκτήματα της χρήσης μετρητή ροής θερμικής μάζας για μέτρηση ροής μάζας CO2
Μετρητής μάζας Coriolis για μέτρηση CO2
Πώς λειτουργεί ο μετρητής ροής μάζας Coriolis για τη μέτρηση της ροής μάζας Co2
Χαρακτηριστικά του μετρητή ροής μάζας CO2
Μετρητής ροής Coriolis για κρυογονική μέτρηση ροής CO2
Μετρητής μάζας Micro CO2
Μικρομετρητές ροής θερμικού αερίου
Μικρόμετρα ροής Coriolis

Προκλήσεις στη μέτρηση της ροής όγκου CO2

Οι περισσότεροι μετρητές ροής Co2 που χρησιμοποιούνται σήμερα έχουν σχεδιαστεί για τη μέτρηση της ροής αερίου όγκου. Ωστόσο, δεδομένου ότι ο όγκος ενός αερίου CO2 επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, την πίεση και άλλες παραμέτρους του, οποιεσδήποτε αλλαγές σε αυτές τις συνθήκες απαιτούν την προσαρμογή της μετρούμενης ροής όγκου σε μια αντίστοιχη τιμή υπό τυπικές ή συμφωνημένες συνθήκες. Στην πράξη, οι συχνές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και της πίεσης καθιστούν δύσκολη, και μερικές φορές αδύνατη, την έγκαιρη εκτέλεση αυτών των μετατροπών. Κατά συνέπεια, υπάρχει μια αυξανόμενη προτίμηση για τη χρήση μετρητών ροής μάζας για τη μέτρηση του αερίου CO2.

Η σημασία των μετρητών ροής μάζας CO2 στη βιομηχανική παραγωγή

βιομηχανική παραγωγή, οι μετρητές ροής μάζας CO2 είναι βασικοί για τον έλεγχο της ποιότητας του προϊόντος, τον προσδιορισμό των αναλογιών ανάμειξης διαφόρων υλικών κατά την παραγωγή, τη διεξαγωγή λογιστικής κόστους και τη δυνατότητα αυτόματης προσαρμογής στη διαδικασία παραγωγής. Καθώς η τεχνολογία βιομηχανικής παραγωγής προχωρά και η αυτοματοποίηση διεργασιών αυξάνεται, η σημασία της μέτρησης της μάζας ροής CO2 συνεχίζει να αυξάνεται.

Σχέση μεταξύ του ρυθμού ροής όγκου και του ρυθμού ροής μάζας

Η σχέση μεταξύ του ρυθμού ροής όγκου qv και του ρυθμού ροής μάζας qmis δίνεται από:

(1-1)

ή

(1-2)

Οπου:

• ρ είναι η πυκνότητα του ρευστού που μετράται, σε kg/m³.
• A είναι η περιοχή διατομής της ροής (συνήθως η διατομή του αγωγού), σε m².
• V είναι η μέση ταχύτητα ροής στο τμήμα Α, σε m/s.

Έμμεσοι μετρητές ροής μάζας και οι περιορισμοί τους

Οι μετρητές μάζας CO2 μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο κατηγορίες: έμμεσοι (ή παράγωγοι) και άμεσοι. Έμμεσοι μετρητές μάζας μετρούν πρώτα τη ροή όγκου CO2 και στη συνέχεια την πολλαπλασιάζουν με την πυκνότητα του ρευστού, που επιτυγχάνεται μέσω ενός πυκνόμετρου και ενός πολλαπλασιαστή. Λόγω των περιορισμών της δομής και των συστατικών τους, τα πυκνόμετρα δεν μπορούν να λειτουργήσουν αποτελεσματικά υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης και επομένως βασίζονται σε μια σταθερή τιμή πυκνότητας για τον υπολογισμό της ροής μάζας. Ωστόσο, δεδομένου ότι η πυκνότητα του ρευστού ποικίλλει ανάλογα με την πίεση και τη θερμοκρασία, η χρήση μιας σταθερής τιμής πυκνότητας υπό διαφορετικές συνθήκες οδηγεί σε σημαντικά σφάλματα μέτρησης της ροής μάζας, που απαιτούν αντιστάθμιση παραμέτρων. Αυτό οδήγησε στην ανάπτυξη μετρητών ροής με αντιστάθμιση θερμοκρασίας και πίεσης, οι οποίοι ανιχνεύουν τη θερμοκρασία και την πίεση του ρευστού και τα μετατρέπουν αυτόματα στην αντίστοιχη τιμή πυκνότητας χρησιμοποιώντας ένα μαθηματικό μοντέλο. Το γινόμενο αυτής της τιμής πυκνότητας και της ροής όγκου παρέχει τη μέτρηση της ροής μάζας. Αυτός ο τύπος μετρητή αναφέρεται επομένως ως μετρητής ροής μάζας με αντιστάθμιση θερμοκρασίας και πίεσης και χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία.

Άμεσοι μετρητές ροής μάζας: Ακριβής μέτρηση χωρίς αντιστάθμιση παραμέτρων

Οι μετρητές άμεσης ροής μάζας, από την άλλη πλευρά, μετρούν ποσότητες που σχετίζονται άμεσα με τη ροή μάζας, διασφαλίζοντας ότι το σήμα εξόδου που αντιπροσωπεύει τη ροή μάζας είναι ανεξάρτητο από την πίεση, τη θερμοκρασία και άλλες παραμέτρους του μέσου. Αυτή η προσέγγιση αντιμετωπίζει τις πολυπλοκότητες και τις ανακρίβειες που σχετίζονται με τις παραδοχές γραμμικότητας μεταξύ πυκνότητας, θερμοκρασίας και πίεσης κάτω από ποικίλες συνθήκες, και τη δυσκίνητη φύση της αντιστάθμισης θερμοκρασίας και πίεσης.

Τύποι μετρητών άμεσης ροής μάζας για μέτρηση CO2

Οι μετρητές άμεσης ροής μάζας ανιχνεύουν τη ροή μάζας απευθείας μέσω των στοιχείων μέτρησής τους. Υπάρχουν διάφοροι τύποι μετρητών άμεσης ροής μάζας, συμπεριλαμβανομένων τύπων ροπής ορμής και ορμής, τύπους αδρανειακής δύναμης, μετρητής ροής μάζας Coriolis, τύποι διαφορικής πίεσης, τύποι κραδασμών και μετρητής ροής θερμικής μάζας.

Ροόμετρο θερμικής μάζας για μέτρηση ροής αερίου CO2

Πώς λειτουργεί ο μετρητής ροής θερμικής μάζας για το CO2;

Ροόμετρο θερμικής μάζας , ένας τύπος ροόμετρου άμεσης μάζας, έχει γνωρίσει ταχεία ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια. Η βασική αρχή λειτουργίας του περιλαμβάνει τη χρήση μιας εξωτερικής πηγής θερμότητας για τη θέρμανση του CO2 που μετράται και στη συνέχεια την ανίχνευση αλλαγών στο πεδίο θερμοκρασίας που προκαλούνται από τη ροή CO2 για τον προσδιορισμό της ροής μάζας CO2. Αυτή η αλλαγή στο πεδίο θερμοκρασίας υποδεικνύεται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του ανάντη και του κατάντη άκρου του θερμαντήρα. Η σχέση μεταξύ του ρυθμού ροής μάζας qm του ρευστού και της διαφοράς θερμοκρασίας κατά μήκος του θερμαντήρα δίνεται από:

(1-3)

Οπου:

• P είναι η ισχύς του θερμαντήρα,
• J είναι το ισοδύναμο θερμότητας,
• Cp είναι η ειδική θερμότητα σε σταθερή πίεση του ρευστού,
• Δt είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του μπροστινού και του πίσω άκρου του θερμαντήρα.

Από αυτή την εξίσωση, μπορεί να παρατηρηθεί ότι στη μέθοδο σταθερής ισχύος, η διαφορά θερμοκρασίας Δt είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον ρυθμό ροής μάζας CO2 qm . Μετρώντας τη διαφορά θερμοκρασίας Δt , μπορεί να προσδιοριστεί ο ρυθμός ροής μάζας qm . Αντίθετα, στη μέθοδο σταθερής διαφοράς θερμοκρασίας, η ισχύς εισόδου του θερμαντήρα P είναι ευθέως ανάλογη με τον ρυθμό ροής μάζας qm . Μετρώντας την ισχύ εισόδου του θερμαντήρα P , μπορεί να ληφθεί η τιμή του qm . Η μέθοδος σταθερής διαφοράς θερμοκρασίας προτιμάται γενικά στην πράξη λόγω της απλούστερης σχέσης και της ευκολότερης διαδικασίας μέτρησης. ο ρυθμός ροής μάζας co2 qm μπορεί να προσδιοριστεί άμεσα με την ανάγνωση της ισχύος P από έναν μετρητή ισχύος, καθιστώντας τον ευρέως χρησιμοποιούμενο.

Πλεονεκτήματα της χρήσης μετρητή ροής θερμικής μάζας για μέτρηση ροής μάζας CO2

√ Μπορεί να μετρήσει άμεσα τη ροή μάζας του αερίου CO2, η οποία έχει μεγάλη σημασία για τον έλεγχο της ποσότητας εισόδου αερίου διεργασίας και τη διαδικασία παραγωγής.
√ Ο αισθητήρας ροόμετρου θερμικού αερίου δεν έχει κινούμενα μέρη κατά τη μέτρηση της ροής αερίου, επομένως δεν υπάρχει μηχανική φθορά και συντήρηση.
√ Μπορεί να μετρήσει τη στιγμιαία ροή CO2 και η ταχύτητα απόκρισης είναι γρήγορη.
√ Ευρύ εύρος μέτρησης: Ο λόγος του μέγιστου ρυθμού ροής προς το ελάχιστο εύρος μέτρησης μπορεί να φτάσει το 100:1, το οποίο έχει πολύ μεγάλο εύρος μέτρησης σε σύγκριση με τα ροόμετρα αεριοστροβίλου και τα ροόμετρα στροβιλισμού αερίου.
√ Υπάρχουν ενσωματωμένοι μετρητές ροής αερίου ή μετρητές ροής θερμικού αερίου εισαγωγής, οι οποίοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση ροής CO2 αερίου μεγάλου αγωγού.

Μετρητής μάζας Coriolis για μέτρηση CO2

Πώς λειτουργεί ο μετρητής ροής μάζας Coriolis για τη μέτρηση της ροής μάζας Co2.

Το ροόμετρο μάζας Coriolis αντανακλά το μέγεθος του ρυθμού ροής μάζας μετρώντας τη μεταβολή της δύναμης Coriolis. Η λεγόμενη δύναμη Coriolis αναφέρεται στο γεγονός ότι, για ένα αντικείμενο σε ένα πλαίσιο αναφοράς που περιστρέφεται με ομοιόμορφη γωνιακή ταχύτητα, εκτός από την αδρανειακή φυγόκεντρη δύναμη, είναι απαραίτητο να προστεθεί μια άλλη αδρανειακή δύναμη στον παρατηρητή στο περιστρεφόμενο πλαίσιο αναφοράς προκειμένου να χρησιμοποιήσει τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα για να περιγράψει την κατάσταση κίνησης του αντικειμένου. Αυτή η δύναμη είναι η δύναμη Coriolis, ή δύναμη Coriolis για συντομία. Για παράδειγμα, εάν ένας δίσκος χρησιμοποιείται ως περιστρεφόμενο πλαίσιο αναφοράς και ο δίσκος περιστρέφεται γύρω από τον κεντρικό άξονα με γωνιακή ταχύτητα, ένα αντικείμενο θεωρείται ότι κινείται σε ομοιόμορφη ευθεία γραμμή σε σχέση με το δίσκο κατά μήκος της ακτίνας του δίσκου στο ταχύτητα από το κέντρο περιστροφής. Εκτός από την αδρανειακή φυγόκεντρη δύναμη, το αντικείμενο επηρεάζεται και από τη δύναμη Coriolis. Το μέγεθος της δύναμης Coriolis καθορίζεται από τη γωνιακή ταχύτητα του δίσκου και την ακτινική ταχύτητα του αντικειμένου. Υποθέτοντας ότι η δύναμη Coriolis αντιπροσωπεύεται από f, η έκφρασή της είναι:

(1-4)

Στον τύπο:

m—η μάζα του κινούμενου αντικειμένου
v- Η ταχύτητα ενός αντικειμένου σε ένα περιστρεφόμενο πλαίσιο αναφοράς
`w- Γωνιακή ταχύτητα του περιστρεφόμενου πλαισίου αναφοράς.

Όπως υποδεικνύεται από την εξίσωση, η ύπαρξη της δύναμης Coriolis εξαρτάται από την ταυτόχρονη παρουσία ακτινικής ταχύτητας και γωνιακής ταχύτητας. Εάν οποιαδήποτε ταχύτητα είναι μηδέν, δεν θα δημιουργηθεί δύναμη Coriolis.

Από την εξίσωση (1-4), είναι προφανές ότι όταν η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής είναι σταθερή, η δύναμη Coriolis fc είναι ευθέως ανάλογη με το CO2 της μάζας και της ταχύτητας του αντικειμένου. Αυτή η αρχή αποτελεί τη θεμελιώδη θεωρητική βάση για τη χρήση της δύναμης Coriolis για τη μέτρηση της ροής μάζας. Στη μέτρηση της ροής, το CO2 που μετράται γίνεται να ρέει μέσω ενός κινητού σωλήνα, ο οποίος περιστρέφεται με μια ορισμένη γωνιακή ταχύτητα, επιτυγχάνοντας έτσι την ταυτόχρονη ύπαρξη ταχύτητας ροής και γωνιακής ταχύτητας. Αυτός ο κινητός σωλήνας αναφέρεται ως σωλήνας μέτρησης ροής. Ο σωλήνας μέτρησης μπορεί να επιτύχει τις απαραίτητες συνθήκες περιστρέφοντας ή δονώντας περιοδικά. Όταν το ρευστό ρέει μέσω του σωλήνα μέτρησης, βιώνει το φαινόμενο Coriolis λόγω των περιοδικών αλλαγών στη γωνιακή ταχύτητα, αν και με σχετικά απλή δομή.

Χαρακτηριστικά του μετρητή ροής μάζας CO2

↗ Σχεδιασμένο για μεγέθη ροής αερίου που κυμαίνονται από μετρητή ροής μάζας micro CO2 DN1,5 έως DN200 (8 ίντσες)
↗ Άμεση μέτρηση της ροής μάζας αερίου για αέρια υψηλής πυκνότητας
↗ Εξοπλισμένο με ηλεκτρονικές οθόνες, 4-20mA, RS485 και επιλογές ελέγχου παρτίδας
↗ Υψηλή ακρίβεια στη μέτρηση της ροής μάζας αερίου
↗ Ιδανικό για εφαρμογές ροής αερίου υψηλής πίεσης, όπως η παρακολούθηση της ροής αερίου CO2 ή LPG
↗ Μπορεί επίσης να μετρήσει τη ροή μάζας CO2 σε εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία
↗ Ψηφιακές ενδείξεις του ρυθμού ροής αερίου σε κιλά ανά δευτερόλεπτο (kg/s) ή kg/h, t/h, μονάδα μάζας ροής

Μετρητής ροής Coriolis για κρυογονική μέτρηση ροής CO2

Οι μετρητές ροής Coriolis είναι εξαιρετικά αποτελεσματικοί για τη μέτρηση του κρυογονικού CO2, ειδικά σε εφαρμογές που απαιτούν ακριβή μέτρηση ροής μάζας σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτοί οι μετρητές χρησιμοποιούν το φαινόμενο Coriolis, όπου ο ρυθμός ροής μάζας του ρευστού προσδιορίζεται μετρώντας την επαγόμενη δύναμη Coriolis καθώς το CO2 ρέει μέσα από δονούμενους σωλήνες. Το βασικό πλεονέκτημα της χρήσης μετρητών ροής Coriolis για κρυογονικό CO2 έγκειται στην ικανότητα άμεσης μέτρησης μάζας, η οποία παραμένει εξαιρετικά ακριβής ακόμη και σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, παρέχουν εξαιρετική επαναληψιμότητα και αξιοπιστία χωρίς την ανάγκη ισιωτικών ροής ή αντιστάθμισης θερμοκρασίας. Αυτό τα καθιστά ιδανικά για εφαρμογές όπως η κρυογονική αποθήκευση, η μεταφορά και η ακριβής δοσολογία σε βιομηχανικές διαδικασίες όπου η διατήρηση του CO2 στην υπερκρίσιμη ή υγρή του κατάσταση είναι ζωτικής σημασίας.

Μετρητής μάζας Micro CO2

Προσφέρουμε επίσης μετρητές ροής μικρομάζας για CO2, συμπεριλαμβανομένων κυρίως μικρομετρητών ροής θερμικού αερίου και μετρητές ροής Coriolis.

Οι μικρομετρητές ροής θερμικού αερίου έχουν σχεδιαστεί για να μετρούν εξαιρετικά χαμηλούς ρυθμούς ροής με υψηλή ακρίβεια. Η ελάχιστη ροή που μπορούμε να ανιχνεύσουμε είναι τόσο χαμηλή όσο 2 ml/min, αλλά εξακολουθεί να διατηρεί υψηλή ακρίβεια ± 1% FS, Λειτουργούν ανιχνεύοντας αλλαγές στη θερμοκρασία καθώς το CO2 διέρχεται από έναν θερμαινόμενο αισθητήρα. Τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν υψηλή ευαισθησία σε χαμηλούς ρυθμούς ροής, χωρίς κινούμενα μέρη (που σημαίνει ελάχιστη συντήρηση) και γρήγορους χρόνους απόκρισης. Αυτοί οι μετρητές είναι ιδανικοί για εφαρμογές που απαιτούν ακριβή έλεγχο μικρών ποσοτήτων αερίου, όπως σε εργαστηριακή έρευνα, ιατρικές συσκευές και περιβαλλοντική παρακολούθηση.

Οι μικρομετρητές ροής Coriolis , από την άλλη πλευρά, μετρούν απευθείας τη ροή μάζας ανιχνεύοντας τη δύναμη Coriolis που δημιουργείται καθώς το CO2 ρέει μέσω δονούμενων σωλήνων. Αυτοί οι μετρητές παρέχουν εξαιρετικά ακριβείς και αξιόπιστες μετρήσεις ροής μάζας, ανεξάρτητα από τις διακυμάνσεις πίεσης και θερμοκρασίας. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για εφαρμογές όπου η ακρίβεια είναι κρίσιμη, όπως στη φαρμακευτική βιομηχανία, στη χημική επεξεργασία και στη βιομηχανία τροφίμων και ποτών. Και οι δύο τύποι μετρητών είναι απαραίτητοι σε διαδικασίες όπου η ακριβής μέτρηση της ροής μάζας CO2 είναι ζωτικής σημασίας, καθένας από τους οποίους προσφέρει μοναδικά πλεονεκτήματα ανάλογα με τις ανάγκες της εφαρμογής.