Dieses Konzept gilt auch für strömende Gase, und Mit abnehmendem Leitungsdruck erhöht sich der Volumenstrom.

 

Wie wirkt sich der Leitungsdruck auf den Druckverlust aus?

Der Leitungsdruck ist nicht über den gesamten Durchflussweg konstant. Aufgrund des Reibungswiderstands im Durchflussweg, der durch Ventile, Armaturen und Rohre verursacht wird, geht Druck verloren. Dieser Druckverlust wird als Druckabfall bezeichnet, und abnehmender Leitungsdruck führt zu einem Anstieg des Druckabfalls.

 

Auswahl eines Durchflussmessers für Anwendungen, die bei subatmosphärischem Druck arbeiten

Mit diesen beiden Überlegungen im Hinterkopf, Mit abnehmendem Leitungsdruck steigen sowohl der Volumenstrom als auch der Druckabfall. Wenn Gas unter Atmosphärendruck strömt, sind die damit verbundenen hohen Volumenströme und Druckverluste wichtige Faktoren für die Dimensionierung der Geräte.

Laminar-DP-Massendurchflussmesser verfügen über interne Durchflusskanäle, die für die höchsten zu erwartenden Volumenströme ausgelegt sind, die sie durchfließen werden. Wenn diese Zähler in subatmosphärischen Anwendungen eingesetzt werden, müssen sie unter Umständen überdimensioniert werden, um die erhöhten volumetrischen Durchflussraten zu bewältigen.

Einstellen eines Messgeräts für den Durchfluss von 500 SCCM Luft bei 0,25, 0,5, 1 und 2 atm

Stellen Sie sich vor, Sie bestellen einen Alicat Laminar-DP-Massendurchflussmesser, der für einen Durchfluss von 500 SCCM (SCM³/min) von Luft bei vollem Maßstab bei 1 atm.

• 2 atm: Wenn Sie dieses Gerät für den Durchfluss von 500 SCCM Luft bei doppeltem Druck (2 atm) verwenden, sinkt der Volumendurchfluss auf 250 CCM. Dies fällt immer noch in den messbaren Bereich des Messgeräts.
• 0,5 atm: Was passiert, wenn Sie die Luft mit 0,5 atm durchströmen? Wenn man den Druck um die Hälfte verringert, verdoppelt sich der Volumendurchfluss auf 1000 CCM. Diese Durchflussrate ist zu hoch für ein Gerät mit 500 SCCM und würde stattdessen ein Messgerät erfordern, das für einen Durchfluss von 1000 SCCM (1 SLPM) bei voller Skala ausgelegt ist. Um die größte Auflösung bei der Messung des Massendurchflusses beizubehalten, würden wir benutzerdefinierte Bereiche von 500 SCCM (Massendurchfluss) und 1000 CCM (Volumendurchfluss) festlegen.
• 0,25 atm: Bei 0,25 atm wäre der Zähler für das Vierfache des vorgesehenen Massendurchflusses ausgelegt, also für einen Durchfluss von 500 SCCM und 2000 CCM (2 SLPM).

Wie sieht es mit dem Druckverlust aus?

Die Standardinstrumente 500 SCCM, 1 SLPM und 2 SLPM haben alle einen Druckabfall von 1 PSID bei 1 atm im vollen Maßstab. Wenn der Systemdruck in Ihrem subatmosphärischen System ausreicht, um 1 PSI durch den Durchflussmesser zu verlieren, kann jedes dieser Geräte funktionieren.

• • • 0,5 atm: Bei 0,5 atm begrenzt der Druckabfall über den überdimensionierten 1 SLPM-Zähler 1 PSID, was etwa 14% des verfügbaren Systemdrucks entspricht.
    • 0,25 atm: Noch enger wird es bei 0,25 atm, wo das überdimensionierte 2 SLPM-Messgerät wiederum einen Druckabfall von 1 PSID verursacht. Das bedeutet, dass jetzt 27% des verfügbaren Drucks verloren gehen, was bei begrenztem Systemdruck problematisch sein kann.

Verwendung eines Durchflussmessers mit geringem Druckabfall für subatmosphärischen Druck

Whisper-Massendurchflussmesser mit geringem Druckabfall haben einen viel geringeren Druckabfall als unsere Standardzähler, was sie zu idealen Lösungen für Anwendungen macht, die bei subatmosphärischem Druck arbeiten. Ein überdimensionierter 1 SLPM Whisper-Zähler hat einen Druckabfall von nur 0,07 PSID bei 0,5 atm und 500 SCCM, was nur 1% des verfügbaren Systemdrucks entspricht.

Sowohl der Standard-Massedurchflussmesser als auch der Whisper-Zähler arbeiten unter diesen Bedingungen mit der gleichen Genauigkeit, aber die Verwendung eines Messgeräts mit geringem Druckabfall minimiert den Druckverlust und bietet mehr Freiheit bei der Konstruktion von Systemen unter der Atmosphäre.

Im Allgemeinen können Alicat-Massedurchflussmesser bis zu einem Druck von 0,8 atm/11,5 PSIA eingesetzt werden, ohne überdimensioniert zu sein. Wir können Durchflussmesser für den Einsatz bei einem Druck von nur 0,2 atm/2,9 PSIA überdimensionieren.

Auslegung von Durchflussreglern für Vakuum und Unterdruck

 

Im Gegensatz zu Zählern müssen differenzdruckbasierte Massedurchflussregler für den Einsatz unter subatmosphärischen Bedingungen nicht immer überdimensioniert sein. Für diese Anwendungen platzieren wir das Proportionalregelventil auf der stromabwärts gelegenen Seite des Reglers. Dies bildet eine Schallbarriere, die den Durchflusssensor vor der volumetrischen Ausdehnung des Gases abschirmt. In Fällen, in denen der Regler nicht mit einem nachgeschalteten Ventil konfiguriert werden kann und das Messelement subatmosphärischen Bedingungen ausgesetzt ist, kann eine Überdimensionierung dennoch erforderlich sein.

Im nachstehenden Beispiel sieht der Messkopf im Inneren des Durchflussreglers immer Durchflussraten bei Umgebungsluftdruck (1 atm). Das Gas tritt in den subatmosphärischen Zustand (0,25 atm) ein und dehnt sich erst aus, nachdem es das Ventil passiert hat. Wie in den vorherigen Beispielen bleibt der Massendurchfluss konstant, wenn das Gas von 1 atm auf 0,25 atm übergeht.