เครื่องวัดอัตราการไหลของมวล CO2

สารบัญ

ความท้าทายในการวัดอัตราการไหลของปริมาตร CO2
ความสำคัญของเครื่องวัดอัตราการไหลของมวล CO2 ในการผลิตภาคอุตสาหกรรม
ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลแบบปริมาตรและอัตราการไหลแบบมวล
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลทางอ้อมและข้อจำกัด
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลโดยตรง: การวัดที่แม่นยำโดยไม่ต้องมีการชดเชยพารามิเตอร์
ประเภทของเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลโดยตรงสำหรับการวัด CO2
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนสำหรับการวัดอัตราการไหลของก๊าซ CO2
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนทำงานสำหรับ CO2 อย่างไร
ข้อดีของการใช้เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนเพื่อวัดอัตราการไหลของมวล CO2
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวล Coriolis เพื่อวัด CO2
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวล Coriolis ทำงานอย่างไรสำหรับการวัดอัตราการไหลของมวล CO2
คุณสมบัติของเครื่องวัดอัตราการไหลของมวล CO2
เครื่องวัดอัตราการไหลของ Coriolis สำหรับการวัดอัตราการไหลของ CO2 ในอุณหภูมิต่ำ
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลไมโคร CO2
มิเตอร์วัดอัตราการไหลไมโครแก๊สความร้อน
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบไมโครโคริโอลิส

ความท้าทายในการวัดอัตราการไหลของปริมาตร CO2

เครื่องวัดอัตราการไหลของ CO2 ส่วนใหญ่ที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดอัตราการไหลของก๊าซแบบปริมาตร อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปริมาณก๊าซ CO2 ได้รับอิทธิพลจากอุณหภูมิ ความดัน และพารามิเตอร์อื่นๆ การเปลี่ยนแปลงใดๆ ในเงื่อนไขเหล่านี้ จำเป็นต้องปรับอัตราการไหลของปริมาณที่วัดได้ให้เป็นค่าที่สอดคล้องกันภายใต้เงื่อนไขมาตรฐานหรือเงื่อนไขที่ตกลงกันไว้ ในทางปฏิบัติ ความผันผวนของอุณหภูมิและความดันที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งทำให้การแปลงค่าเหล่านี้ทำได้ยากและบางครั้งเป็นไปไม่ได้เลยในเวลาที่เหมาะสม ดังนั้น จึงมีความนิยมในการใช้เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลสำหรับการวัดก๊าซ CO2 เพิ่มมากขึ้น

ความสำคัญของเครื่องวัดอัตราการไหลของมวล CO2 ในการผลิตทางอุตสาหกรรม

การผลิตในภาคอุตสาหกรรม เครื่องวัดอัตราการไหลของมวล CO2 มีความจำเป็นสำหรับการควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์ การกำหนดอัตราส่วนการผสมของวัสดุต่างๆ ในระหว่างการผลิต การดำเนินการบัญชีต้นทุน และการเปิดใช้งานการปรับอัตโนมัติในกระบวนการผลิต เมื่อเทคโนโลยีการผลิตในภาคอุตสาหกรรมก้าวหน้าและกระบวนการอัตโนมัติเพิ่มขึ้น ความสำคัญของการวัดอัตราการไหลของมวล CO2 ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลแบบปริมาตรและอัตราการไหลแบบมวล

ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลของปริมาตร qv และอัตราการไหลของมวล qmi กำหนดโดย:

(1-1)

หรือ

(1-2)

ที่ไหน:

• ρ คือความหนาแน่นของของเหลวที่ถูกวัดเป็นหน่วยกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร
• A คือพื้นที่หน้าตัดของการไหล (โดยทั่วไปคือหน้าตัดของท่อ) เป็นหน่วยตารางเมตร
• V คือความเร็วการไหลเฉลี่ยที่ส่วน A เป็นหน่วย m/s

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลทางอ้อมและข้อจำกัด

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวล CO2 สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ แบบอ้อม (หรือแบบอนุพันธ์) และแบบตรง เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลแบบอ้อมจะวัดอัตราการไหลของปริมาตรของ CO2 ก่อน จากนั้นจึงคูณด้วยความหนาแน่นของของเหลว ซึ่งทำได้โดยใช้เดนซิโตมิเตอร์และตัวคูณ เนื่องจากข้อจำกัดของโครงสร้างและส่วนประกอบ เดนซิโตมิเตอร์จึงไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันสูง ดังนั้นจึงต้องใช้ค่าความหนาแน่นคงที่ในการคำนวณอัตราการไหลของมวล อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความหนาแน่นของของเหลวเปลี่ยนแปลงไปตามความดันและอุณหภูมิ การใช้ค่าความหนาแน่นคงที่ภายใต้สภาวะที่เปลี่ยนแปลงจึงส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดอัตราการไหลของมวลอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งจำเป็นต้องมีการชดเชยพารามิเตอร์ ส่งผลให้มีการพัฒนาเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลที่ชดเชยอุณหภูมิและความดัน ซึ่งตรวจจับอุณหภูมิและความดันของของเหลวและแปลงค่าเหล่านี้เป็นค่าความหนาแน่นที่สอดคล้องกันโดยอัตโนมัติโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ผลคูณของค่าความหนาแน่นนี้และปริมาณการไหลของมวลจะให้การวัดอัตราการไหลของมวล เครื่องวัดประเภทนี้จึงเรียกว่าเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลที่ชดเชยอุณหภูมิและความดัน และใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลโดยตรง: การวัดที่แม่นยำโดยไม่ต้องมีการชดเชยพารามิเตอร์

ในทางกลับกัน เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลโดยตรงจะวัดปริมาณที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับอัตราการไหลของมวล โดยให้แน่ใจว่าสัญญาณเอาต์พุตที่แสดงอัตราการไหลของมวลนั้นไม่ขึ้นอยู่กับความดัน อุณหภูมิ และพารามิเตอร์อื่นๆ ของตัวกลาง แนวทางนี้จะช่วยแก้ปัญหาความซับซ้อนและความไม่แม่นยำที่เกี่ยวข้องกับสมมติฐานความเป็นเส้นตรงระหว่างความหนาแน่น อุณหภูมิ และความดันภายใต้เงื่อนไขต่างๆ รวมทั้งลักษณะที่ยุ่งยากของการชดเชยอุณหภูมิและความดัน

ประเภทของเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลโดยตรงสำหรับการวัด CO2

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลโดยตรงจะตรวจจับการไหลของมวลโดยตรงผ่านองค์ประกอบการวัด เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลโดยตรงมีหลายประเภท เช่น ประเภทโมเมนตัมและโมเมนตัมโมเมนต์ ประเภทแรงเฉื่อย เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลแบบโคริโอลิส ประเภทความดันต่างกัน ประเภทการสั่นสะเทือน และเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อน

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนสำหรับการวัดอัตราการไหลของก๊าซ CO2

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนทำงานสำหรับ CO2 อย่างไร

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อน ซึ่งเป็นเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลโดยตรงประเภทหนึ่ง ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา หลักการทำงานพื้นฐานเกี่ยวข้องกับการใช้แหล่งความร้อนภายนอกเพื่อให้ความร้อนแก่ CO2 ที่กำลังวัด จากนั้นจึงตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในสนามอุณหภูมิที่เกิดจากการไหลของ CO2 เพื่อกำหนดอัตราการไหลของมวล CO2 การเปลี่ยนแปลงในสนามอุณหภูมินี้ระบุโดยความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างปลายด้านต้นน้ำและปลายน้ำของเครื่องทำความร้อน ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลของมวล qm ของของไหลและความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเครื่องทำความร้อนนั้นแสดงโดย:

(1-3)

ที่ไหน:

• P คือกำลังของเครื่องทำความร้อน
• J คือค่าความร้อนเทียบเท่า
• Cp คือความร้อนจำเพาะที่ความดันคงที่ของของไหล
• Δt คือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างส่วนหน้าและส่วนหลังของเครื่องทำความร้อน

จากสมการนี้ จะสังเกตได้ว่าในวิธีค่าพลังงานคงที่ ความต่างของอุณหภูมิ Δt จะแปรผกผันกับอัตราการไหลของมวล CO2 qm โดยการวัดความต่างของอุณหภูมิ Δt จะสามารถกำหนดอัตราการไหลของมวล qm ได้ ในทางกลับกัน ในวิธีค่าความแตกต่างของอุณหภูมิคงที่ กำลังไฟฟ้าเข้าเครื่องทำความร้อน P จะแปรผันตรงกับอัตราการไหลของมวล qm โดยการวัดกำลังไฟฟ้าเข้าเครื่องทำความร้อน P จะสามารถหาค่า qm ได้ โดยทั่วไป วิธีค่าความแตกต่างของอุณหภูมิคงที่เป็นที่นิยมใช้ในทางปฏิบัติ เนื่องจากมีความสัมพันธ์ที่ง่ายกว่าและกระบวนการวัดที่ง่ายกว่า โดยสามารถกำหนดอัตราการไหลของมวล CO2 qm ได้โดยตรงโดยการอ่านค่ากำลัง P จากมิเตอร์วัดกำลัง ทำให้ใช้กันอย่างแพร่หลาย

ข้อดีของการใช้เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนเพื่อวัดอัตราการไหลของมวล CO2

√ สามารถวัดการไหลของมวลของก๊าซ CO2 ได้โดยตรง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมปริมาณก๊าซที่เข้ากระบวนการและกระบวนการผลิต
√ เซ็นเซอร์วัดอัตราการไหลของก๊าซความร้อนไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวเมื่อทำการวัดอัตราการไหลของก๊าซ ดังนั้นจึงไม่มีการสึกหรอทางกลไกและการบำรุงรักษา
√ สามารถวัดการไหลของ CO2 ทันทีได้ และมีความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็ว
√ ช่วงการวัดกว้าง: อัตราส่วนของอัตราการไหลสูงสุดต่อช่วงการวัดต่ำสุดสามารถเข้าถึง 100:1 ซึ่งมีช่วงการวัดที่กว้างมากเมื่อเทียบกับมาตรวัดอัตราการไหลกังหันแก๊สและมาตรวัดอัตราการไหลแบบกระแสน้ำวนแก๊ส
√ มีมาตรวัดอัตราการไหลของก๊าซแบบอินไลน์หรือมาตรวัดอัตราการไหลของก๊าซความร้อนแบบแทรก ซึ่งสามารถใช้สำหรับวัดอัตราการไหลของ CO2 ของก๊าซท่อขนาดใหญ่ได้

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวล Coriolis เพื่อวัด CO2

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวล Coriolis ทำงานอย่างไรสำหรับการวัดอัตราการไหลของมวล Co2

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลแบบ Coriolis สะท้อนให้เห็นขนาดของอัตราการไหลของมวลโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงของแรง Coriolis แรง Coriolis หมายถึงข้อเท็จจริงที่ว่าสำหรับวัตถุในกรอบอ้างอิงที่หมุนด้วยความเร็วเชิงมุมสม่ำเสมอ นอกจากแรงเฉื่อยจากแรงเหวี่ยงแล้ว ยังจำเป็นต้องเพิ่มแรงเฉื่อยอีกแรงหนึ่งให้กับผู้สังเกตในกรอบอ้างอิงที่หมุน เพื่อใช้กฎข้อที่สองของนิวตันในการอธิบายสถานะการเคลื่อนที่ของวัตถุ แรงนี้คือแรง Coriolis หรือเรียกสั้นๆ ว่าแรง Coriolis ตัวอย่างเช่น หากใช้แผ่นดิสก์เป็นกรอบอ้างอิงที่หมุน และแผ่นดิสก์หมุนรอบแกนกลางด้วยความเร็วเชิงมุม วัตถุจะถือว่าเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอเมื่อเทียบกับแผ่นดิสก์ตามรัศมีของแผ่นดิสก์ด้วยความเร็วจากจุดศูนย์กลางการหมุน นอกจากแรงเฉื่อยจากแรงเหวี่ยงแล้ว วัตถุยังได้รับผลกระทบจากแรง Coriolis อีกด้วย ขนาดของแรงโคริโอลิสถูกกำหนดโดยความเร็วเชิงมุมของดิสก์และความเร็วเชิงรัศมีของวัตถุ โดยถือว่าแรงโคริโอลิสแสดงด้วย f สมการของแรงโคริโอลิสคือ:

(1-4)

ในสูตร:

ม—มวลของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่
ว- ความเร็วของวัตถุในกรอบอ้างอิงที่หมุน
`w- ความเร็วเชิงมุมของกรอบอ้างอิงที่กำลังหมุน

ตามที่ระบุโดยสมการ การมีอยู่ของแรงโคริโอลิสขึ้นอยู่กับการมีอยู่พร้อมกันของความเร็วเชิงรัศมีและความเร็วเชิงมุม หากความเร็วใดความเร็วหนึ่งเป็นศูนย์ แรงโคริโอลิสจะไม่เกิดขึ้น

จากสมการ (1-4) จะเห็นชัดเจนว่าเมื่อความเร็วเชิงมุมของการหมุนคงที่ แรงโคริโอลิส fc จะแปรผันตรงกับ CO2 ของมวลและความเร็วของวัตถุ หลักการนี้เป็นพื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการใช้แรงโคริโอลิสเพื่อวัดการไหลของมวล ในการวัดการไหล CO2 ที่ถูกวัดจะต้องไหลผ่านท่อเคลื่อนที่ซึ่งหมุนด้วยความเร็วเชิงมุมที่กำหนด จึงทำให้มีความเร็วการไหลและความเร็วเชิงมุมพร้อมกัน ท่อเคลื่อนที่นี้เรียกว่าท่อวัดการไหล ท่อวัดสามารถบรรลุเงื่อนไขที่จำเป็นได้โดยการหมุนหรือสั่นเป็นระยะ เมื่อของเหลวไหลผ่านท่อวัด ของเหลวจะเกิดผลโคริโอลิสเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วเชิงมุมเป็นระยะ แม้ว่าจะมีโครงสร้างที่ค่อนข้างเรียบง่ายก็ตาม

คุณสมบัติของเครื่องวัดอัตราการไหลของมวล CO2

ออกแบบมาสำหรับขนาดการไหลของก๊าซตั้งแต่มิเตอร์วัดอัตราการไหลของมวลไมโคร CO2 DN1.5 ถึง DN200 (8 นิ้ว)
การวัดการไหลของมวลก๊าซโดยตรงสำหรับก๊าซที่มีความหนาแน่นสูง
ติดตั้งจอแสดงผลอิเล็กทรอนิกส์ 4-20mA, RS485 และตัวเลือกการควบคุมแบบแบตช์
ความแม่นยำสูงในการวัดอัตราการไหลของมวลก๊าซ
เหมาะสำหรับการใช้งานการไหลของก๊าซที่มีแรงดันสูง เช่น การตรวจสอบการไหลของก๊าซ CO2 หรือ LPG
สามารถวัดอัตราการไหลของมวล CO2 ที่อุณหภูมิต่ำพิเศษได้
การอ่านค่าดิจิตอลของอัตราการไหลของก๊าซเป็นกิโลกรัมต่อวินาที (กก./วินาที) หรือ กก./ชม., ตัน/ชม. หน่วยการไหลของมวล

เครื่องวัดอัตราการไหลของ Coriolis สำหรับการวัดอัตราการไหลของ CO2 ในอุณหภูมิต่ำ

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบ Coriolis มีประสิทธิภาพสูงในการวัด CO2 ในอุณหภูมิต่ำมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่ต้องการการวัดอัตราการไหลของมวลที่แม่นยำที่อุณหภูมิต่ำมาก เครื่องวัดเหล่านี้ใช้เอฟเฟกต์ Coriolis ซึ่งอัตราการไหลของมวลของไหลจะถูกกำหนดโดยการวัดแรง Coriolis ที่เหนี่ยวนำขณะที่ CO2 ไหลผ่านท่อสั่นสะเทือน ข้อได้เปรียบที่สำคัญของการใช้เครื่องวัดอัตราการไหลแบบ Coriolis สำหรับ CO2 ในอุณหภูมิต่ำมากคือความสามารถในการวัดมวลโดยตรง ซึ่งยังคงความแม่นยำสูงแม้ในอุณหภูมิต่ำมาก นอกจากนี้ เครื่องวัดเหล่านี้ยังมีความสามารถในการทำซ้ำและความน่าเชื่อถือที่ยอดเยี่ยมโดยไม่ต้องใช้เครื่องปรับอัตราการไหลหรือการชดเชยอุณหภูมิ ซึ่งทำให้เครื่องวัดเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งาน เช่น การจัดเก็บในอุณหภูมิต่ำมาก การขนส่ง และการกำหนดปริมาณที่แม่นยำในกระบวนการอุตสาหกรรมที่การรักษา CO2 ในสถานะเหนือวิกฤตหรือของเหลวเป็นสิ่งสำคัญ

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลไมโคร CO2

นอกจากนี้ เรายังนำเสนอเครื่องวัดอัตราการไหลมวลไมโครสำหรับ CO2 โดยหลักๆ รวมไปถึงเครื่องวัดอัตราการไหลมวลไมโครของก๊าซความร้อนและเครื่องวัดอัตราการไหล Coriolis

เครื่องวัดอัตราการไหลไมโครแก๊สความร้อน ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดอัตราการไหลที่ต่ำมากด้วยความแม่นยำสูง อัตราการไหลขั้นต่ำที่เราสามารถตรวจจับได้นั้นต่ำถึง 2 มล./นาที แต่ยังคงรักษาความแม่นยำสูงที่ ± 1% FS ได้ โดยทำงานโดยตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิขณะที่ CO2 ผ่านเซ็นเซอร์ที่ได้รับความร้อน ข้อดี ได้แก่ ความไวสูงต่ออัตราการไหลต่ำ ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว (ซึ่งหมายความว่าต้องบำรุงรักษาน้อยที่สุด) และเวลาตอบสนองที่รวดเร็ว เครื่องวัดเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมปริมาณก๊าซขนาดเล็กอย่างแม่นยำ เช่น ในการวิจัยในห้องปฏิบัติการ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และการตรวจสอบสิ่งแวดล้อม

ในทางกลับกัน เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลแบบไมโคร Coriolis จะวัดอัตราการไหลของมวลโดยตรงโดยตรวจจับแรง Coriolis ที่เกิดขึ้นขณะที่ CO2 ไหลผ่านท่อสั่นสะเทือน เครื่องวัดเหล่านี้ให้การวัดอัตราการไหลของมวลที่แม่นยำและเชื่อถือได้สูง โดยไม่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของความดันและอุณหภูมิ เหมาะเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานที่ความแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ เช่น ในการผลิตยา การแปรรูปทางเคมี และอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม เครื่องวัดทั้งสองประเภทมีความจำเป็นในกระบวนการที่การวัดอัตราการไหลของมวล CO2 ที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ โดยแต่ละประเภทมีข้อดีเฉพาะตัวขึ้นอยู่กับความต้องการของการใช้งาน