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熱質式氣體質量流量感測器-直通原理

熱質式質量流量氣體感測器是如何工作的?

熱質式質量流量感測器利用氣體的熱性能來測量其質量流量。為此,將熱量引入流動的氣體中,而溫度傳感器則測量氣體吸收了多少熱量。

精確測量低氣體流量的傳統方法是使用採用旁通原理的質量流量計。 當尋找一種對濕度和污染不太敏感的低流速氣體和液體測量方法時,直通原理是非常合適的。


Thermal CTA/inline principle

恆溫風速計(CTA)的工作原理如下

直通原理使用CTA。這種直通測量的另一個同義詞是「直接流通測量」。而且,正如名稱所示,「直通」表示沒有旁路。
 
恆溫風速計(CTA)氣體流量傳感器由兩個不銹鋼探針(即「金屬筆」)組成,這兩個探針內嵌於主氣體流通道中,氣體被迫沿著它們流動。第一個探針是加熱元件,第二個則是溫度傳感器。兩個探針之間建立了恆定的溫度差(ΔT或delta-T)。

無論實際的質量流量是多少,CTA 旨在保持兩個傳感器探針之間的溫度差(ΔT)保持在恆定水平。為了維持這個恆定的ΔT,所需的加熱能量與氣體的質量流量成正比,因此它是氣體質量流量的一個度量。這個比例因子取決於氣體的熱導率、比熱容以及動黏度等熱性質。

氣體質量流量率越高,為了保持所選的ΔT(溫度差)所需的能量就越多。實際的質量流量率是通過測量在氣體流經傳感器時維持這個恆定溫度差所需的可變功率來計算的。

這個原理可以追溯到一個多世紀前,當時加拿大物理學家和熱線風速計的發明家 Louis Vessot King 提出了以他的名字命名的金氏定律(King’s Law),該定律描述了熱線由於氣體或液體質量流動而造成的熱損失。

在各種流量測量技術中,基於恆溫風速計(CTA)原理的熱質式質量流量測量被用於氣體和液體。基於CTA原理的質量流量計廣泛涵蓋了幾乎每個工業領域中的量測和控制應用。
 

Bronkhorst 熱質式直通氣體質量流量計

對於氣體稍微含有濕氣的應用,或者允許較低的精度但需要較高的重複性和堅固性的情況下,具有堅固内建式傳感器和直通流道(例如MASS-STREAM或MASS-VIEW裝置)的流量控制器是很好的選擇。這些設備沒有狹窄的管道會被顆粒堵塞,因此它們可以處理大多數氣體。
 

在哪些行業使用直通質量流量計和控制器?

  • 魚類養殖中的充氣 - 挪威一家經銷商通過Bronkhorst的MASS-STREAM質量流量控制器協助客戶,實現了對在開放式魚類養殖籠中的鮭魚進行充氣。他們採用了一個充氣解決方案,其中包含自動化和遠程控制的氣流控制器,以實現氧氣供應。詳情請參閱...
  • 空氣採樣器的校正 - 用於製藥制劑的潔凈和無菌條件下工作的隔離器內部的微生物監測需要定期對空氣流量進行校正。Bronkhorst 的MASS-STREAM質量流量計被用於此目的。詳情請參閱...
  • 膜過濾 - Bronkhorst 的IN-FLOW熱質式質量流量計被用於準確測量氣態CO2的流量,以用於pH控制,用於“反滲透”膜海水淡化廠的再礦化過程。詳情請參閱...
  • 啤酒釀造 - 使用 Bronkhorst 的MASS-STREAM質量流量控制器,準確地將所需量的氣態氧注入啤酒釀造容器,以促進酵母細胞的繁殖。詳情請參閱...

Flow controllers for Fish farming application
流量控制器在魚類養殖中的應用

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