Mass flow sensoren voor gassen | bypass principe

Figuur 1: Werkprincipe van een mass flow sensor (bypass)

Hoe werken thermische massflowsensoren?

Als mensen aan thermische mass flow instrumenten denken, gaat het vaak over thermische mass flow instrumenten die een bypass gebruiken. Het principe wordt weergegeven in figuur 1.

In deze constructie wordt de massflow gemeten in de bypass (het sensorkanaal) in plaats van in het hoofdstroomkanaal zelf. Deze sensor werkt bij laminaire flow.

De bypass is een capillaire buis met dunne metalen wanden, op twee plaatsen omgeven door metaaldraden die de buis kunnen verwarmen en de temperatuur kunnen meten. De kleine diameter van de capillaire buis zorgt voor snelle reactietijden en een lage energiebehoefte, omdat slechts een klein buisvolume verwarmd hoeft te worden. Vóór de massflowmeter moet echter een filter zijn aangebracht om te voorkomen dat de capillaire buis verstopt raakt.

Wat is een laminair flowelement?

Een laminair flowelement – een flowobstakel in het hoofdkanaal van het apparaat – laat een proportioneel deel van het fluïdum door de bypass (sensorkanaal) stromen, parallel aan het hoofdstroomkanaal.

Dit element (of flowsplitser) bestaat uit een stapeling van roestvrijstalen schijven met zeer nauwkeurig geëtste stroomkanalen, die dezelfde eigenschappen hebben als de flowsensor. Voor hogere flowrates zijn de schijven uitgerust met een extra onderdeel dat het turbulentie-effect wegneemt. Gebruik van het laminaire flowelement zorgt voor een stabiele en betrouwbare flowdosering, zelfs onder wisselende procesomstandigheden.

Wil je meer leren over laminaire flowelementen? Lees dan ons blog over dit essentiele element voor onze flow meters die gebruik maken van het bypass principe.

Figuur 2: Temperatuur in een mass flow sensor

Massflowsensor voor gassen, bypassprincipe

Het gas dat door de sensor stroomt, wordt opgewarmd door twee verwarmingselementen (RHT1 en RHT2 in figuur 1). De temperatuur van de buis wordt op dezelfde twee punten gemeten; deze verwarmingselementen zijn dus ook sensoren. Zonder gemeten flow is het temperatuurverschil tussen de twee punten in de bypass nul. Wanneer de flow toeneemt, zal de temperatuur op het eerste meetpunt (RHT1) dalen, omdat het fluïdum de warmte afvoert. Tegelijkertijd zal de temperatuur op het tweede meetpunt (RHT2) stijgen, omdat het fluïdum de warmte naar dit meetpunt brengt. Meer flow zal resulteren in een groter temperatuurverschil, dat recht evenredig is met de massflow.

Bronkhorst instrumenten met ‘bypass’ mass flow sensoren voor gassen

Een schone, droge gastoepassing waarbij een hogere nauwkeurigheid en herhaalbaarheid belangrijk zijn, is geschikt voor een bypass instrument waarbij een proportioneel deel van de flow door een flowbegrenzing wordt geleid. Zoals in de Bronkhorst instrumenten uit de EL-FLOW Select, EL-FLOW Prestige, IN-FLOW en EX-FLOW series. EX-FLOW-apparaten zijn geschikt voor gasflowtoepassingen in gevaarlijke (ATEX) omgevingen.

Als variant op het hierboven beschreven bypassprincipe heeft Bronkhorst een speciale constructie ontworpen voor toepassingen met een lage drukval – de LOW-dP-FLOW serie. De sensor heeft slechts ca. 0,25 tot 2,5 mbar nodig. Bovendien minimaliseren de grotere flowkanalen het risico van verstopping en vergemakkelijken ze het reinigen en doorspoelen. Daarom verdient deze constructie de voorkeur voor corrosieve gastoepassingen.

Waar worden deze 'bypass’ mass flow meters en -regelaars gebruikt?

Kalibratie-unit voor flowmeters op locatie
Om de kalibratie van massflowmeters op locatie uit te voeren heeft Bronkhorst een mobiele kalibratie-unit ontwikkeld met gekalibreerde thermische referentie mass flow meters uit de EL-FLOW Select of EL-FLOW Prestige series.

Waterstofopslag in metaalhydride
Om te onderzoeken wat de beste procesomstandigheden zijn om waterstof in metaalhydriden op te slaan en er weer uit te halen, moeten waterstofflows en de procesdruk nauwkeurig worden gemeten en geregeld. Voor de toevoer van waterstof naar het metaalhydride worden instrumenten gebruikt uit de IN-FLOW-serie van thermische massflowmeters die verbonden zijn met Vary-P-ventielen.

Flowregeling en -bewaking voor diamantcoating met behulp van CVD
Massflowregelaars zoals die van de EL-FLOW Select, LOW-dP-FLOW en IN-FLOW series spelen een essentiële rol bij toepassingen die gepaard gaan met CVD-processen (chemische dampdepositie), waaronder de productie van diamantlagen met gebruikmaking van waterstof en methaan als precursoren.

Bent u opzoek naar een thermisch flow instrument? Laat ons weten hoe we u kunnen helpen.

Vraag advies

Thermische massflowsensor voor gassen

Bypassprincipe

Hoe werken thermische massflowsensoren?

Wat is een laminair flowelement?

Massflowsensor voor gassen, bypassprincipe

Bronkhorst instrumenten met ‘bypass’ mass flow sensoren voor gassen

Waar worden deze 'bypass’ mass flow meters en -regelaars gebruikt?

Wat is een thermische massflowmeter?

Mass Flow Control #Redefined