Betriebstheorie: FP-25-Feldströmungsstandards für PM-Luftprobenehmer

Mit den Durchflussgeräten FP-25 und FP-25BT von Alicat können Sie jeden Partikel-Luftprobenehmer mit geringem Volumen auf Ihrem Deck kalibrieren. Diese NIST-rückführbaren Feldfluss-Kalibrierungsstandards sind Multiparameter-Massendurchflussmesser, die Druck und Temperatur anzeigen. Das FP-25 verwendet mehrere Drucksensoren, um sowohl den Umgebungsluftdruck als auch den internen Strömungsdruck zu erfassen, was zu einer Allwettergenauigkeit führt.

Diese Durchflussnormale arbeiten nach dem Prinzip der differenzdruckbasierten laminaren Durchflussmessung. Der Luftdrucksensor überwacht den atmosphärischen Umgebungsdruck und ist im Instrumentengehäuse über dem Display untergebracht. Der interne Durchflussdrucksensor überwacht gemeinsam den Druck im Durchflusskörper des FP-25, um Durchfluss- und Druckmesswerte zu generieren. Dieses Sensorpaket überwacht sowohl den Differenzdruck als auch den absoluten Druck innerhalb des Durchflussstroms direkt. Das FP-25 verwendet außerdem zwei schnell ansprechende Temperatursensoren, einen direkt im Durchflussstrom und einen an der Spitze des externen Temperaturfühlers. Das FP-25 verwendet diese Rohdaten von mehreren Druck-, Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, um tausendmal pro Sekunde sowohl den tatsächlichen (volumetrischen) als auch den standardisierten (Massen-) Durchfluss zu berechnen.

Poiseuilles Gleichung für die Laminarströmungsmessung

Die Durchflussmessung des FP-25 basiert im Kern auf der Laminar-Flow-Differenzdrucktechnologie. Der FP-25 misst den Differenzdruck ähnlich wie Venturi-Produkte. Ein Stapel von Platten und Abstandshaltern, ein so genanntes Laminar-Flow-Element, wird verwendet, um die Strömung zu laminieren und einen Druckabfall zu erzeugen. Ein Sensor misst den Differenzdruck über einen Abschnitt des laminaren Strömungselements mit bekanntem Druckabfall, ein anderer misst den absoluten Druck des Fluids und der Strömungsstromtemperatursensor misst die Temperatur der Umgebungsluft im Strömungsstrom. Durch Laminieren der Strömung kann die Poiseuille-Gleichung verwendet werden, um den Rohvolumenstrom zu bestimmen.

Für die erste Ordnung kann die Hagen-Poiseuille-Gleichung verwendet werden, um den inneren Rohvolumenstrom wie folgt zu bestimmen:

Wo:

Q = Volumenstrom

K = Ein konstanter Faktor, der durch die interne Geometrie der Einschränkung bestimmt wird

∆P = Differenzdruck über dem LFE

Ƞ = absolute Viskosität der Luft

Gleichung (i) zeigte die Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit von der Gasviskosität. Da die tatsächliche Viskosität eines Gases mit Änderungen der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit variiert, aktualisiert der FP-25 den Viskositätswert kontinuierlich mit aktuellen Messwerten für die Temperatur, die relative Luftfeuchtigkeit und den Druck des Durchflusses, um genaue Durchflusswerte bis zu 100% relativer Luftfeuchtigkeit bereitzustellen bei Temperaturen bis zu 60 ° C.

Standardisierte Durchflussmessung

Sobald der rohe interne Volumenstrom bestimmt wurde, bezieht sich das FP-25 auf die Werte des rohen internen Volumenstroms auf die Standardtemperatur- und -druckbedingungen (STP). Das FP-25 wird mit einer Standard-STP von 25 ° C und 1 atm für standardisierte (Massen-) Durchflusswerte geliefert, die dem US-EPA-Standard entsprechen. Da es sich beim FP-25 um ein Laminar-Flow-Gerät handelt, müssen zusätzliche Messungen vorgenommen werden, um die tatsächliche standardisierte Durchflussmessung zu bestimmen. Zur Bestimmung des normierten Massendurchsatzes (M) müssen zwei Korrekturfaktoren auf den Volumenstrom (Q) angewendet werden: die Auswirkungen von Temperatur und Absolutdruck auf die Dichte. Zusammen kann die Umrechnung in Massenstrom wie folgt geschrieben werden:

Wo:

Ts = Absolute Temperatur (° K) bei Standardbedingungen (STP) in Kelvin

Ta = Absolute Temperatur (° K) bei Durchflussbedingungen in Kelvin

Pa = Absolutdruck bei Durchflussbedingungen

Ps = Absolutdruck bei Standardbedingungen (STP)

Beim Alicat FP-25 befinden sich diskrete Absolutdruck- und Temperatursensoren im laminaren Bereich des Strömungsstroms. Diese Informationen werden an den Mikroprozessor gesendet, um die entsprechenden Berechnungen zur Bestimmung des standardisierten Massenstroms durchzuführen.

Tatsächlicher Volumenstrom mit externem Temperaturfühler

Sobald die standardisierte Durchflussrate bestimmt wurde, verweist der FP-25 die standardisierten Durchflusswerte mit dem Temperaturfühler auf die Umgebungstemperatur und mit dem Barometer auf den Umgebungsdruck. Dieser tatsächliche Volumenstrom spiegelt das tatsächliche Luftvolumen wider, das pro Zeiteinheit in den Luftprobenehmer gelangt (bei lokalem Luftdruck und bei Sondentemperatur). Wenn der FP-25 einen Volumenstrom anzeigt, der auf den Temperaturmesswert der externen Sonde bezogen ist, blinkt das Wort Probe auf der rechten Seite des Displays im Wechsel mit dem Wert der relativen Luftfeuchtigkeit. Der tatsächliche Volumenstrom wird im Standardmodus immer links unten im FP-25-Bildschirm angezeigt.

Technologie, die für Sie funktioniert

Die Entwicklung des Durchflussstandards FP-25 erfolgte in Abstimmung mit den Luftüberwachungstechnikern und führte zu einem langlebigen, genauen und benutzerfreundlichen Gerät. Das FP-25 wird in einem Kit geliefert, das alle für die Kalibrierung eines von der EPA zugelassenen Luftüberwachungsgeräts erforderlichen Geräte enthält.

Wenn Sie mehr über unsere Luftqualitätsstandards erfahren möchten, besuchen Sie bitte unsere Website zur Umgebungsluftüberwachung oder wenden Sie sich an einen unserer Anwendungstechniker unter +1.888.290.6060 oder info@alicat.com.

Shruti Thakur, MS-Anwendungstechniker | Indien-Verbindung

Shruti hat einen Master-Abschluss in Umweltingenieurwesen und einen Bachelor-Abschluss in Chemischer Technologie. Sie ist spezialisiert auf Prozessverbesserung und -design für umwelttechnische Anwendungen, einschließlich Wasseraufbereitung, Luftqualität und EPA-geregelten Interessen.

Weitere Informationen zu (Thema dieses Blogs / dieser Anwendung) erhalten Sie von Shruti oder dem Alicat-Umweltteam unter environment@alicat.com

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