Thermische Massendurchflussmesssensoren für Flüssigkeiten

Wie bei Gasen wird das Inline-Prinzip verwendet, um die Massenflussrate von Flüssigkeiten zu messen. Diese „Inline-Messung“, auch als „direkte Durchflussmessung“ bekannt, kann in zwei Messprinzipien unterteilt werden: Konstanttemperatur-Anemometrie (CTA: Constant Temperature Anenometry) und Konstantleistungs-Anemometrie (CPA: Constant Power Anemometry). Da die Messung durch das „Erfassen“ des Durchflusses im Hauptdurchflusskanal des Flüssigkeits-Durchflussmessgeräts erfolgt, haben diese Prinzipien keinen Bypass-Sensor.

Wie funktioniert ein thermischer Massendurchflusssensor für Flüssigkeiten?

Ein thermischer Massendurchflusssensor nutzt die thermischen Eigenschaften von Flüssigkeiten, um ihren Massendurchfluss zu messen. Zu diesem Zweck, wie in der obigen Abbildung dargestellt, wird Wärme durch ein Heizelement in die strömende Flüssigkeit eingebracht, und der (Temperatur-)Sensor misst, wie viel Wärme von der Flüssigkeit absorbiert wird. In diesen thermischen Massendurchflussmessern für Flüssigkeiten sind das Heizelement sowie der Sensor in einem rostfreien Rohr ohne bewegliche Teile oder Hindernisse im Inneren des Rohrs angeordnet. Der gesamte Durchfluss geht durch dieses Rohr.

Abbildung A: Flüssigkeitsdurchflusssensor mit CTA-Messprinzip

CTA-Prinzip (Constant Temperature Anemometry) für Flüssigkeiten

Die Heizelement-/Sensoranordnung ist um das Rohr herum angeordnet, und durch Anwendung des CTA-Prinzips wird ein konstanter Temperaturunterschied (ΔT) erzeugt. In der aktuellen Konfiguration fungiert das erste Element als Temperatursensor, und das zweite Element (stromabwärts) arbeitet als Heizelement, wie in Abbildung A dargestellt. Das Heizelement wird auf einen bestimmten konstanten Temperaturunterschied (ΔT) über der Mediumstemperatur erhitzt. Die tatsächliche Massendurchflussrate wird berechnet, indem die variable Leistung gemessen wird, die erforderlich ist, um diesen konstanten Temperaturunterschied aufrechtzuerhalten, während die Flüssigkeit am Sensor vorbeifließt.

Abbildung B: Flüssigkeitsdurchflusssensor mit CPA-Messprinzip

CPA-Prinzip (Constant Power Anemometry) für Flüssigkeiten

Das Prinzip der CPA ähnelt in einigen Aspekten dem der CTA. In diesem Fall dienen jedoch beide Elemente sowohl als Heizelement als auch als Temperatursensor, wie in Abbildung B dargestellt. Beiden Elementen wird eine gleiche konstante Leistung zugeführt. Der Temperaturunterschied (ΔT) zwischen ihnen ist ein Maß für die Massendurchflussrate der Flüssigkeit.

Flüssigkeitsmassendurchflussregler

Die Flüssigkeitsdurchflussregelung kann durch Integration eines Regelventils in das Gehäuse des Flüssigkeitsmassendurchflussmessers erfolgen oder durch Hinzufügen eines separaten, eng gekoppelten Regelventils. Bronkhorst-Flüssigkeitsdurchflussregelventile verfügen über einen Entlüftungsanschluss zur Beseitigung von Luft oder Gasen während des Anlaufvorgangs. Die elektronische Regelungsfunktion ist Teil der normalen Schaltkreise der thermischen Flüssigkeitsmassendurchflussmesser von Bronkhorst.

Schauen Sie sich bitte unsere Blog-Serie 'Handhabung niedriger Durchflüsse' an, mit Empfehlungen für eine Konfiguration für geringe Flüssigkeitsdurchflüsse von in der Regel weniger als 100 Gramm pro Stunde.

Bronkhorst thermische Flüssigkeitsmassendurchflussmesser

Beispiele für Flüssigkeitsmassendurchflussmesser mit einem robusten Inline-Sensor in Kombination mit einem geraden Durchflusskanal sind die Bronkhorst LIQUI-FLOW-Massendurchflussmesser (und -regler), LIQUI-FLOW-Geräte in Industrieausführung für den Einsatz in industriellen Umgebungen oder µ-FLOW-Geräte für ultrakleine Durchflussraten.
Die Bronkhorst LIQUI-FLOW Serie L10/L20 verwendet das CTA-Prinzip. Aufgrund der Vorteile des einzigartigen Sensors wird die Flüssigkeit maximal um 5 °C erwärmt, wodurch sich dieser Massendurchflussmesser für Fluide mit niedrigen Siedepunkten eignet.

Wo werden thermische Massendurchflussmesser und -regler für Flüssigkeiten eingesetzt?

Schmiermitteldosierung in der Flugzeugherstellung - Der Bronkhorst LIQUI-FLOW- Massendurchflussmesser für Flüssigkeiten wird zur Überwachung der Versorgung von Bohröl für das Bohren von Löchern in Flugzeugrumpfteilen im Rahmen der Qualitätskontrolle in der Flugzeugherstellung eingesetzt. Erfahren Sie mehr...

LIQUI-FLOW in einer Laboranwendung

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