Ako merajú tepelné prietokomery prietok plynu?

Ahoj! Ako dodávateľ prietokomerov sa ma často pýtajú, ako fungujú rôzne typy prietokomerov. Dnes sa zameriam na tepelné prietokomery a na to, ako merajú prietok plynu.

Pochopenie merania prietoku plynu

Predtým, než sa ponoríme do tepelných prietokomerov, povedzme si rýchlo, prečo je meranie prietoku plynu dôležité. V mnohých odvetviach, ako je ropa a plyn, chemické spracovanie a monitorovanie životného prostredia, je dôležité poznať presný prietok plynu. Pomáha pri riadení procesov, bezpečnosti a efektívnosti. Napríklad v chemickom závode správny prietok plynu zaisťuje, že reakcie prebiehajú tak, ako majú. Ak je prietok príliš vysoký alebo príliš nízky, môže to narušiť celý proces a dokonca viesť k bezpečnostným rizikám.

Ako fungujú tepelné prietokomery

Dobre, ako teda robia tepelné prietokomery svoju prácu? Tepelné prietokomery fungujú na princípe prenosu tepla. Majú dve hlavné časti: vyhrievaný snímač a referenčný snímač.

Základnou myšlienkou je, že keď plyn prúdi cez vyhrievaný senzor, odoberá teplo. Množstvo odobratého tepla priamo súvisí s hmotnostným prietokom plynu. Referenčný snímač sa na druhej strane nezahrieva a používa sa na meranie okolitej teploty plynu.

Poďme si to rozobrať trochu viac. Existujú dva bežné typy tepelných prietokomerov: konštantná teplota a konštantný výkon.

Teplomery s konštantnou teplotou

V teplomere s konštantnou teplotou sa teplotný rozdiel medzi vyhrievaným snímačom a referenčným snímačom udržiava konštantný. Keď plyn prúdi cez vyhrievaný snímač a odoberá teplo, merač automaticky zvyšuje výkon vyhrievaného snímača, aby udržal konštantný teplotný rozdiel. Výkon potrebný na udržanie konštantnej teploty je úmerný hmotnostnému prietoku plynu. Takže meraním príkonu vieme zistiť, koľko plynu prúdi.

Tepelné prietokomery s konštantným výkonom

Pri tepelných prietokomeroch s konštantným výkonom sa na vyhrievaný snímač privádza pevné množstvo energie. Pri prúdení plynu nad ním klesá teplota vyhrievaného snímača. Merač potom meria teplotný rozdiel medzi vyhrievaným snímačom a referenčným snímačom. Tento teplotný rozdiel súvisí s hmotnostným prietokom plynu. Čím rýchlejšie plyn prúdi, tým viac tepla odoberá a tým väčší je teplotný rozdiel.

Výhody tepelných prietokomerov na meranie prietoku plynu

Existuje niekoľko dôvodov, prečo sú tepelné prietokomery obľúbenou voľbou na meranie prietoku plynu.

• Priame meranie hmotnostného prietoku: Na rozdiel od niektorých iných prietokomerov, ktoré merajú objemový prietok a potom je potrebné ich korigovať na zmeny teploty a tlaku, aby sa dosiahol hmotnostný prietok, tepelné prietokomery priamo merajú hmotnostný prietok. To je naozaj užitočné, pretože tok hmoty je často to, na čom v priemyselných procesoch záleží.
• Vysoká citlivosť: Tepelné prietokomery dokážu zistiť veľmi nízke prietoky. Vďaka tomu sú skvelé pre aplikácie, kde je potrebné monitorovať aj malé zmeny v prietoku plynu, napríklad v laboratórnych podmienkach alebo v systémoch detekcie netesností.
• Žiadne pohyblivé časti: Keďže v tepelnom prietokomere nie sú žiadne pohyblivé časti, dochádza k menšiemu opotrebovaniu. To znamená nižšie náklady na údržbu a dlhšiu životnosť v porovnaní s prietokomermi s pohyblivými časťami, ako naprTurbínový prietokomer.

Obmedzenia tepelných prietokomerov

Samozrejme, žiadny prietokomer nie je dokonalý a tepelné prietokomery majú tiež svoje obmedzenia.

• Citlivosť na zloženie plynu: Tepelné prietokomery sú citlivé na zloženie plynu. Rôzne plyny majú rôzne tepelné vlastnosti, takže ak sa zloženie plynu zmení, môže to ovplyvniť presnosť merania.
• Vplyv teploty a tlaku: Hoci tepelné prietokomery merajú hmotnostný prietok priamo, extrémne teplotné a tlakové podmienky môžu mať vplyv na ich výkon. V prostrediach s veľmi vysokou teplotou alebo vysokým tlakom sa presnosť môže znížiť.

Aplikácie tepelných prietokomerov

Tepelné prietokomery sa používajú v širokej škále aplikácií.

• Priemyselné procesy: V chemických závodoch sa tepelné prietokomery používajú na meranie prietoku plynov, ako je vodík, kyslík a dusík. Pomáhajú pri kontrole reakcií a zabezpečení kvality finálnych produktov.
• Monitorovanie životného prostredia: Na meranie emisií znečisťujúcich látok z tovární alebo elektrární môžu tepelné prietokomery presne merať prietok plynov, ako je oxid uhoľnatý, oxid siričitý a metán.
• HVAC systémy: Vo vykurovacích, ventilačných a klimatizačných systémoch sa na meranie prietoku vzduchu používajú tepelné prietokomery. To pomáha udržiavať správnu teplotu a kvalitu vzduchu v budovách.

Porovnanie tepelných prietokomerov s inými typmi prietokomerov

Existujú aj iné typy prietokomerov, ako naprVírový prietokomeraElektromagnetický prietokomer LDG. Pozrime sa, ako sa proti nim postavia tepelné prietokomery.

• Vortexové prietokomery: Vortexové prietokomery fungujú tak, že merajú frekvenciu vírov, ktoré sa uvoľňujú z blafového telesa umiestneného v dráhe toku. Sú dobré na meranie vysokých prietokov čistých tekutín, plynov aj kvapalín. Sú však vhodnejšie na meranie objemového prietoku a môžu vyžadovať dodatočné výpočty na získanie hmotnostného prietoku. Na druhej strane tepelné prietokomery priamo merajú hmotnostný prietok a sú lepšie pre aplikácie s nízkym prietokom.
• Elektromagnetické prietokomery LDG: Tieto prietokomery pracujú na základe Faradayovho zákona elektromagnetickej indukcie a používajú sa hlavne na meranie prietoku vodivých kvapalín. Na meranie prietoku plynu nie sú vôbec vhodné. Takže pokiaľ ide o meranie prietoku plynu, oveľa lepšou možnosťou sú tepelné prietokomery.

Záver

Takže, tu to máte! Takto merajú prietok plynu tepelné prietokomery. Sú skvelou voľbou pre mnoho aplikácií vďaka priamemu meraniu hmotnostného prietoku, vysokej citlivosti a nedostatku pohyblivých častí. Ale majú tiež svoje obmedzenia, ako je citlivosť na zloženie plynu a extrémne teplotné a tlakové podmienky.

Ak hľadáte prietokomer na meranie prietoku plynu, veľmi rád vám pomôžem vybrať ten správny pre vaše špecifické potreby. Či už ide o tepelný prietokomer alebo iný typ, máme širokú škálu možností pre rôzne aplikácie. Stačí nás kontaktovať a môžeme začať rozhovor o vašich požiadavkách a o tom, ako vám môžeme poskytnúť najlepšie riešenie.

Referencie

• Miller, RW (1983). Technická príručka merania prietoku. McGraw - Hill.
• Spitzer, DW (2001). Meranie prietoku: praktický návod na meranie a reguláciu. ISA – Spoločnosť pre prístrojové vybavenie, systémy a automatizáciu.