Thermische massflowsensor voor gassen – inline-principe

Hoe werkt een thermische massflowsensor voor gassen?

Een thermische massflowsensor gebruikt de thermische eigenschappen van gassen om hun massflowrate te meten. Er wordt warmte toegevoerd aan het stromende gas en de (temperatuur)sensor meet hoeveel warmte het gas absorbeert.

Een traditionele manier om een lage gasflowrate nauwkeurig te meten is het gebruik van een mass flow meter met het bypassprincipe. Als u op zoek bent naar een manier om de lage flowrate van gassen – en vloeistoffen – te meten, die minder gevoelig is voor vocht en vervuiling, is het inline-principe bij uitstek geschikt.

Werkingsprincipe van Constante Temperatuur Anemometrie (CTA)

Bij dit inline-principe wordt gebruikgemaakt van CTA. Deze inline-meting wordt ook wel ‘directe doorstroommeting’ genoemd. En – zoals de naam al zegt – betekent 'inline' iets anders dan ‘bypass’.

De CTA-gasflowsensor bestaat uit twee roestvrijstalen sondes (metalen pennen) die inline in het hoofdkanaal voor de gasflow worden geplaatst. Het gas wordt gedwongen langs deze sondes heen te stromen. De eerste sonde is een verwarmingssensor en de tweede een temperatuursensor. Er wordt een constant temperatuurverschil (delta-T of ΔT) gecreëerd tussen de sondes.

Ongeacht de werkelijke massflow is het doel van Constante Temperatuur Anemometrie dit temperatuurverschil (ΔT) tussen beide sensorsondes op een constant niveau te houden. De verwarmingsenergie die nodig is om dit constante ΔT te handhaven, is evenredig met de massflow en is dus een maat voor de massflow van het gas. Deze proportionaliteitsfactor hangt af van de thermische eigenschappen van het gas, zoals de thermische geleidbaarheid en de specifieke warmtecapaciteit, en van de dynamische viscositeit.

Hoe hoger de massflowrate van het gas, hoe meer energie er nodig is om het gekozen ΔT te handhaven. De werkelijke massflow wordt berekend door het variabele vermogen te meten dat nodig is om dit constante temperatuurverschil te handhaven terwijl het gas langs de sensor stroomt.

Dit principe stamt van meer dan een eeuw geleden, toen de Canadese natuurkundige Louis Vessot King, uitvinder van de hittedraad-anemometer, de naar hem genoemde wet (Wet van King) formuleerde. Deze wet beschrijft het warmteverlies van een hittedraad door de stroming van een gas- of vloeistofmassa.

Van de verschillende flowmetingstechnieken wordt de thermische massflowmeting op basis van het CTA-principe gebruikt voor zowel gassen als vloeistoffen. Mass flow meters op basis van het CTA-principe worden gebruikt in allerlei metings- en regeltoepassingen in vrijwel iedere industriesector.

Inline thermische massflowmeters voor gassen van Bronkhorst

Een toepassing met licht vochtig gas (vochtigheidsgraad) waarbij herhaalbaarheid en robuustheid belangrijker zijn dan nauwkeurigheid, is geschikt voor flow regelaars die voorzien zijn van een robuuste inline-sensor in combinatie met een recht flowkanaal, zoals MASS-STREAM- of MASS-VIEW-apparaten. Er zijn geen smalle pijpleidingen die verstopt kunnen raken met deeltjes, dus kunnen ze de meeste gassen aan.

Waar worden deze ‘inline’ mass flow meters en regelaars gebruikt?

Beluchting in de viskwekerij - Een Noorse distributeur assisteerde een klant met Bronkhorst MASS-STREAM mass flow regelaars om de zuurstofvoorziening voor zalm in open viskweekkooien te vergemakkelijken met een beluchtingsoplossing met geautomatiseerde en op afstand bestuurbare lucht flow regelaars. Lees meer...
Kalibratie van air samplers - Voor microbiologische bewaking van de lucht in isolatoren die werken onder schone en steriele omstandigheden bij farmaceutische toepassingen, moeten luchtstromen regelmatig worden gekalibreerd. Hiervoor worden MASS-STREAM mass flow meters van Bronkhorst gebruikt. Lees meer...
Membraanfiltratie - Thermische mass flow meters uit de IN-FLOW-serie van Bronkhorst worden gebruikt om gasvormige CO2-stromen nauwkeurig te meten ten behoeve van de pH-regeling voor remineralisatie in een installatie voor membraanontzilting (omgekeerde osmose). Lees meer...
Bierbrouwen - Een MASS-STREAM mass flow regelaar van Bronkhorst wordt gebruikt voor het nauwkeurig doseren van de gewenste hoeveelheid gasvormige zuurstof in bierbrouwvaten voor de vermeerdering van gistcellen. Lees meer...