Werking van de bypass-flowmeter

Hoe werken thermische mass flow sensoren?

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.

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

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 apparaten met 'bypass' mass flow sensoren voor gassen

Een schone, droge gastoepassing waarbij een hogere nauwkeurigheid en herhaalbaarheid belangrijk zijn, is een goede toepassing voor een bypassapparaat waarbij een proportioneel deel van de flow door een flowrestrictie wordt geleid, zoals in de EL-FLOW Select, EL-FLOW Prestige, IN-FLOW en EX-FLOW apparaten. EX-FLOW apparaten zijn geschikt voor gasstroomtoepassingen 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.