Hoe werkt een thermische massastroommeter voor vloeistof?

Behalve bij gassen, wordt het inline-principe ook gebruikt om de massflowrate van vloeistoffen te meten. Voor deze ‘inline-meting’, ook wel ‘directe doorstroommeting’ genoemd, onderscheiden we twee meetprincipes: CTA-principe (Constante Temperatuur Anemometrie) en CPA-principe (Constant Power Anemometry). Aangezien de meting wordt uitgevoerd door de flow in het hoofdstroomkanaal van de vloeistofflowmeter te ‘voelen’, wordt volgens deze principes geen bypasssensor gebruikt.

Sensor Principe Vloeistoffen

Hoe werkt een thermische massflowsensor voor vloeistoffen?

Een thermische massflowsensor gebruikt de thermische eigenschappen van vloeistoffen om hun massflowrate te meten. Een verwarmingselement voert, zoals te zien is in figuur 1, warmte toe aan de stromende vloeistof en de (temperatuur)sensor meet hoeveel warmte de vloeistof absorbeert. In deze thermische massflowmeters voor vloeistoffen is zowel het verwarmingselement als de sensor opgebouwd rond een roestvrijstalen buis als hoofdstroomkanaal zonder bewegende delen of obstructies in de buis.

Principe van Constante Temperatuur Anemometrie (CTA) voor vloeistoffen

Het verwarmings-/sensorelement wordt rond de buis geplaatst en volgens het CTA-principe wordt een constant temperatuurverschil (ΔT) gecreëerd. In de huidige opstelling werkt het eerste element als temperatuursensor en het tweede element (stroomafwaarts) als verwarmingselement, zoals getoond in figuur 2. Het verwarmingselement wordt verwarmd tot een bepaald constant temperatuurverschil (ΔT) over het medium. Het verwarmingselement wordt verwarmd tot een bepaald constant temperatuurverschil (ΔT) ten opzichte van de mediumtemperatuur. Het werkelijke massadebiet wordt berekend door het variabele vermogen te meten dat nodig is om dit constante temperatuurverschil te handhaven terwijl de vloeistof langs de sensor stroomt.

Figuur A: Vloeistofstroomsensor voor CTA-meetprincipe

Figuur B: Vloeistofstroomsensor voor CPA-meetprincipe

Principe van Constant Power Anemometry (CPA) voor vloeistoffen

Het CPA-principe is in bepaalde opzichten vergelijkbaar met het CTA-principe. In dit geval echter worden beide elementen als verwarmingselement én als temperatuursensor gebruikt, zoals weergegeven in figuur 3. Beide zijn voorzien van een gelijke hoeveelheid constant vermogen. Het temperatuurverschil (ΔT) tussen de twee elementen is een maat voor de massflowrate van de vloeistof.

Massflowregelaars voor vloeistoffen

Vloeistofflows kunnen worden geregeld door een regelklep in de body van de mass flow meter voor vloeistoffen te integreren of door een externe regelklep toe te voegen. Bronkhorst regelkleppen voor vloeistofflows zijn voorzien van een spoelaansluiting om lucht of gas tijdens het opstarten te verwijderen. De elektronische regelfunctie maakt deel uit van de normale schakeling van thermische vloeistof mass flow meters van Bronkhorst.

Thermische massflowmeters voor vloeistoffen van Bronkhorst

Voorbeelden van mass flow meters voor vloeistoffen met een robuuste inline-sensor in combinatie met een recht flowkanaal zijn de thermische mass flow meters (en -regelaars) en instrumenten voor gebruik in industriële omgevingen van de LIQUI-FLOW-serie, of µ-FLOW instrumenten voor ultralage flowrates. In bijvoorbeeld de LIQUI-FLOW-serie L10/L20 van Bronkhorst wordt het CTA-principe toegepast. Dankzij de voordelen van de unieke sensor wordt de vloeistof opgewarmd met maximaal 5 °C, waardoor deze massflowmeter geschikt is voor vloeistoffen met een laag kookpunt.