Hoe werkt een thermische massaflowmeter?

Leer hoe een thermische massaflowmeter werkt, zijn componenten en toepassingen, en ontdek de voordelen van het meten van de massastroom van gassen en vloeistoffen.

Hoe werkt een thermische massaflowmeter?

Een thermische massaflowmeter is een type flowmeter dat gebruikt wordt om de massastroom van een gas of vloeistof te meten. De werking ervan is gebaseerd op de warmte-uitwisseling tussen een verwarmde sensor en de stromende vloeistof of gas. Dit artikel legt uit hoe een thermische massaflowmeter werkt en de basisprincipes erachter.

De Basisprincipes

Thermische massaflowmeters werken volgens het principe van warmteoverdracht. Een verwarmd element (sensor) verliest warmte aan de stromende vloeistof of gas door convectie. De mate van warmteverlies wordt beïnvloed door de snelheid van de stroming. Door deze warmtewisseling te meten, kan de massastroom bepaald worden.

Componenten van een Thermische Massaflowmeter

Verwarmde sensor

Temperatuursensor

Regelcircuit

Klep en ventiel (optioneel)

Werkingsprincipe

Het werkingsprincipe van een thermische massaflowmeter kan als volgt samengevat worden:

Een verwarmde sensor (meestal een weerstandsverwarmingselement) wordt in de stroom geplaatst.

De temperatuur van de sensor wordt gemeten met behulp van een temperatuursensor.

De vloeistof of het gas neemt warmte op van de verwarmde sensor terwijl het er langs stroomt. Hoe hoger de stromingssnelheid, hoe meer warmte er wordt opgenomen.

Door het verschil in temperatuur tussen de verwarmde sensor en de vloeistof te meten, kan de mate van warmteverlies worden bepaald.

Met behulp van een vooraf gekalibreerd regelcircuit wordt de massastroom berekend op basis van het gemeten warmteverlies.

Wiskundige Basis

De warmteoverdracht \( Q \) tussen de verwarmde sensor en de stromende vloeistof kan worden beschreven met de vergelijking:

\[
Q = m \cdot c_p \cdot \Delta T
\]

waarbij:

\( Q \): de warmteoverdracht (in joules)

\( m \): massastroom (in kg/s)

\( c_p \): specifieke warmtecapaciteit van de vloeistof (in J/(kg·K))

\( \Delta T \): temperatuurverschil tussen de verwarmde sensor en de vloeistof (in K)

Door \( Q \) te meten en \( \Delta T \) te kennen, kan de massastroom \( m \) worden berekend.

Toepassingen

Thermische massaflowmeters worden veel gebruikt in verschillende industrieën zoals:

De chemische industrie voor gasdosering

De voedingsmiddelenindustrie voor het meten van lucht- en gasstromen

De farmaceutische industrie voor nauwkeurige metingen van gastoevoer

Voordelen

Thermische massaflowmeters bieden verschillende voordelen:

Nauwkeurigheid in het meten van de massastroom

Geen bewegende delen, waardoor ze minder vatbaar zijn voor slijtage

Geschikt voor lage en hoge stroomsnelheden

Direct meten van de massastroom zonder correctie voor druk en temperatuur

Conclusie

Thermische massaflowmeters zijn een essentieel instrument voor het nauwkeurig meten van de massastroom van gassen en vloeistoffen. Door gebruik te maken van de principes van warmteoverdracht, bieden ze een betrouwbare en nauwkeurige methode om de stroming in verschillende industriële processen te meten. Hun eenvoud, nauwkeurigheid en veelzijdigheid maken ze tot een populaire keuze in vele toepassingen.