Arten von Gasdurchflussmessern und -reglern
Die Kenntnis der Arten von Gasdurchflussmessern und -reglern ist wichtig für genaue Messung, Regulierung und Aufrechterhaltung der Flüssigkeitsbewegung in Industrie-, Labor- und Forschungsanwendungen. Daher spielen diese Geräte eine entscheidende Rolle bei Gewährleistung präziser Durchflussraten, stabiler Drücke und zuverlässiger Datenund die Optimierung der Prozesseffizienz und der Produktqualität.
Es gibt mehrere Technologien für Massen- und Volumendurchfluss Messung, die jeweils für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind. Dieser Leitfaden vergleicht die wichtigsten Durchflussmessverfahren und hilft Ihnen bei der Auswahl der richtigen Lösung auf der Grundlage von Genauigkeit, Gasart und Umgebungsbedingungen.
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Laminar-Differenzdruck-Massendurchflussgeräte
Da sich die Strömung im Kanal in einem laminaren Zustand befindet, ist die Poiseuille-Gleichung kann verwendet werden, um den Druckabfall mit dem volumetrischer Durchfluss. Die volumetrische Durchflussrate wird dann in eine hochgenaue, standardisierte Massenstrom Rate unter Verwendung temperatur- und druckabhängiger Dichtekorrekturfaktoren.
Funktionsweise eines laminaren differenzdruckbasierten Massendurchflussreglers →
Abbildung 1. Diagramm der laminaren Strömungselemente von Alicat
Coriolis-Massendurchflussmessgeräte
Die Sensoren messen dann die Größe dieser Veränderung, die vollständig von der Masse der Flüssigkeit abhängt. Dies ermöglicht präzise, echte Massendurchflussmessungen mit Coriolis-Instrumenten.
Abbildung 2. Diagramm des Alicat-Coriolis-Durchflusselements
Thermische Massendurchflussmessgeräte
Bei der zweiten Methode werden die Temperaturen an zwei Punkten gemessen, die ein beheiztes Element (Heißdraht oder Oberfläche) flankieren. Wenn die Flüssigkeit über dieses beheizte Element fließt, transportiert sie die Wärme stromabwärts, wodurch sich die Temperatur des stromabwärts gelegenen Sensors erhöht und die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Sensors verringert. Die sich daraus ergebende Temperaturdifferenz korreliert mit dem Massendurchsatz der Flüssigkeit, wobei dieselben Einschränkungen gelten wie bei der ersten Methode.
Abbildung 3. Funktionsprinzip des thermischen Massendurchflussmessers
Ultraschall-Durchflussmessgeräte
Ultraschall-Durchflussmesser verwenden Schallwellen zur Messung der Durchflussmenge einer Flüssigkeit. Doppler-Durchflussmesser senden Ultraschallwellen in die Flüssigkeit. Diese Wellen werden von Partikeln und Blasen in der Flüssigkeit reflektiert. Die Frequenzänderung zwischen der gesendeten und der empfangenen Welle kann daher zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit verwendet werden. Flugzeit-Durchflussmesser verwenden die Zeitdifferenz zwischen gesendeten und empfangenen Schallwellen (stromaufwärts und stromabwärts), um die Geschwindigkeit des Flusses zu berechnen.
Abbildung 4. Funktionsprinzip des Ultraschall-Doppler-Durchflussmessers
Abbildung 5. Funktionsprinzip des Ultraschall-Laufzeitmessers
Rotameter
Wenn die Flüssigkeit durch das Rohr fließt, steigt der Schwimmer auf. Das Gleichgewicht wird erreicht, wenn die Druck-Zeit-Flächenkräfte und der Auftrieb des Schwebekörpers die Schwerkraft ausgleichen. Die Höhe des Schwebekörpers im Rohr wird dann als Referenz für eine Durchflussmenge auf einer kalibrierten Messskala verwendet.
Vor- und Nachteile von Rotationsdurchmessern in der Bioprozesstechnik →.
Abbildung 6. Funktionsprinzip des Rotameters
Optische Durchflussmessgeräte
Optische Durchflussmesser werden für Flüssigkeiten verwendet, die kleine Feststoffpartikel enthalten, die wahrscheinlich Geräte verstopfen würden, die auf Kapillarbypässe oder andere Durchflussbeschränkungen angewiesen sind. Sie werden auch verwendet, um Gas mit Flüssigkeitströpfchen oder Flüssigkeit mit Blasen zu messen.
Diese Messgeräte arbeiten, indem sie ein Laserinterferenzmuster in den Strom einstrahlen und die darin enthaltenen Partikel anvisieren. Wenn die Partikel dieses Interferenzmuster durchlaufen, wird das reflektierte Licht von einem Photorezeptor erfasst. Die Frequenz der Lichtimpulse ist proportional zur Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms.
Abbildung 7. Abbildung der Partikelabbildung
Venturi-Durchflussmessgeräte
Venturi-Geräte haben den Vorteil, dass sie sehr kostengünstig sind, was jedoch auf Kosten der Flexibilität geht. Der Venturi-Effekt ist eine Druckreduzierung, die durch eine Verengung im Strömungsweg einer Flüssigkeit verursacht wird.
Drucksensoren messen den Druck vor und innerhalb der Verengung, und das Messgerät berechnet die Flüssigkeitsgeschwindigkeit anhand der Bernoulli-Gleichung. Das Bernoulli-Prinzip besagt, dass die Geschwindigkeit einer Flüssigkeit umgekehrt proportional zu ihrem Druck ist. Indem der Druck des Gases an einer bekannten Verengung gesenkt und der Differenzdruck gemessen wird, kann das Gerät den Volumendurchfluss bestimmen.
Abbildung 8. Differentialdruckdiagramm
Vergleich der Gasströmungstechnologien
Die folgende Tabelle enthält einen kurzen Vergleich verschiedener Technologien zur Messung des Gasdurchflusses und hebt deren beste Anwendungen, Einschränkungen und Hauptmerkmale hervor. Diese Übersicht hilft bei der Auswahl des am besten geeigneten Geräts für bestimmte betriebliche Anforderungen.
Betriebstemperatur und -druck innerhalb der Sensorgrenzen
Sanitäre Anwendungen
Aggressive oder korrosive Gase
Hochdruck
Einführen in Rohre
Gemischt-phasige Fluide
Nahezu atmosphärischer Druck
Mehrphasenströmungen
Unbekannte Kompositionen
Hochviskose Gase
Anwendungen mit Schwingungsgeräuschen
Unbekannte Kompositionen
Gase, die verschmutzt oder undurchsichtig sind oder Glas beschichten
Keine Aufwärmphase
Keine Abhängigkeit von Gasbesitz
Geringe Nullpunktverschiebung
Große Rohrdurchmesser
Gut für Mischtechniken
Wählen Sie das richtige Gasflussinstrument
