Kütle Akış Ölçer Nedir ve Nasıl Çalışır?

İçindekiler Tablosu

Kütle Akış Ölçer Nedir ve Nasıl Çalışır?
Kütle Akış Ölçerler: Nasıl Çalışırlar?
Farklı Tipte Kütle Akış Ölçerler
Coriolis Kütle Akış Ölçerler
Termal Kütle Akış Ölçerler
Kütle akış ölçerler için en yaygın uygulamalar
Kütle Akış Ölçerler: Sınırlamaları Nelerdir?
Kütle akış ölçerlerde olası sorunlar
Kütle Akış Ölçümünün Tarihi
Hacim Akışı ve Kütle Akışı ile Ölçüm Arasındaki Fark
Kütle akış ölçümü tipik uygulamaları

Kütle Akış Ölçer Nedir ve Nasıl Çalışır?

Bir kütle akış ölçer, bir borudaki bir akışkanın kütle akış hızını doğru bir şekilde ölçmek için kullanılan bir cihazdır. Birim zaman başına hacmi ölçen hacimsel akış hızının aksine, kütle akış hızı birim zaman başına kütleyi ölçer.
Kütle akış ölçümü, çeşitli endüstrilerde tarifler oluşturmak, malzeme kullanımını izlemek, faturalandırmak ve mülkiyeti devretmek için olmazsa olmazdır. Bir işleme tesisindeki en önemli akış ölçümleri olarak, kütle akış tespitinin doğruluğu ve güvenilirliği hayati önem taşır.

Kütle Akış Ölçerler: Nasıl Çalışırlar?

Kütle akışını ölçmek için iki akış teknolojisi, Coriolis akış ölçer ve termal kütle akış ölçerler kullanılır. Coriolis akış ölçerler olarak da bilinen Coriolis ölçerler, kütle akış hızını belirlemek için Coriolis Etkisini kullanır. Bir akışkan bir borudan geçtiğinde ve mekanik olarak görünür dönmenin tanıtılması nedeniyle Coriolis ivmesi yaşadığında, Coriolis atalet etkisi tarafından oluşturulan saptırma kuvveti akışkanın kütle akış hızına bağlıdır.
Termal kütle akış ölçer, bir ısıtma elemanı ve sıcaklık sensörleri kullanarak, ısı transferi prensiplerine dayanarak sıvıların ve gazların kütle akış hızını doğrudan ölçebilir.

Farklı Tipte Kütle Akış Ölçerler

Coriolis Kütle Akış Ölçerler

Coriolis ivmesi adı verilen bu ölçerler, akışa etki eden ve ortaya çıkan açısal momentumu tespit ederek kütle akış hızını ölçerler.
Coriolis eylemsizlik etkisi, akışkan içinde akan bir boruda görünür bir dönme etkisi yaratarak, akışkanın kütle akış hızına bağlı olarak değişen bir saptırma kuvveti üretir.

Termal Kütle Akış Ölçerler

Termal kütle akış ölçerler, gaz ve sıvı kütle akış hızlarının doğrudan ölçümlerini sağlar. Bu ölçerler, sıvı akışını ısıtarak ve sıcaklık değişimini izleyerek veya bir probu sabit bir sıcaklıkta tutarak ve gerekli enerjiyi ölçerek çalışabilir. Tipik bir termal kütle akış ölçer, iki sıcaklık sensöründen ve bunların arasına yerleştirilmiş bir elektrikli ısıtıcıdan oluşur; bunlar sıvı akışına yerleştirilir veya borunun dışına yerleştirilir.

Kütle akış ölçerler için en yaygın uygulamalar

Kimyasal reaksiyonlar ve reçete formülasyonları gibi kritik proseslerde akışın doğru ve güvenilir ölçümü için, kütle akış ölçerler işleme tesisleri tarafından sıklıkla kullanılır. Bunlar kütleyle ilgili operasyonların izlenmesi ve kontrol edilmesinde, ayrıca malzeme dengesi belirlemelerinde ve faturalandırma ve muhafaza transferinde yardımcı olur.

Coriolis kütle akış ölçerlerinin çeşitli endüstrilerde ve bilimsel ortamlardaki birçok uygulamasını keşfedin. Bu çok yönlü ölçüm cihazları hem aşındırıcı hem de temiz maddelerin kütle akışını, yoğunluğunu, sıcaklığını ve viskozitesini doğru bir şekilde ölçebilir. Termal kütle akış ölçerler ayrıca kimyasal reaksiyonlar gibi kütleyle ilgili süreçleri izlemek ve kontrol etmek için yaygın olarak kullanılır.

Termal kütle akış ölçerler, kazanlardaki yanma havasını, kimya ve petrokimya endüstrilerindeki yarı iletken gazları ve hatta araştırma ve geliştirme gibi çeşitli gaz akışı uygulamalarında yaygın olarak kullanılır. Ayrıca gaz kromatografisinde, filtre ve sızıntı testinde ve sıkıştırılabilir buhar ve gazların tespitinde de kullanılırlar. Temel faydalarından biri, diğer cihazlarla elde edilemeyen düşük gaz akış hızlarını ve hızlarını, hatta dakikada 25 ft'nin altına kadar doğru bir şekilde ölçme yetenekleridir. Sabit sıcaklık farkı modunda çalıştırıldığında, termal akış ölçerler 10:1 ile 100:1 arasında değişen yüksek aralık sunar.

Öte yandan, ısı girişi değişmeden kalırsa, küçük sıcaklık değişimlerini tespit etmek zorlaşır ve hem hassasiyet hem de aralık etkilenir. Tipik akış koşulları altında, ölçüm yanlışlıkları genellikle tam ölçek aralığının %1-2'si içinde kalır.

Kütle Akış Ölçerler: Sınırlamaları Nelerdir?

Kütle akış ölçerler geniş bir kapasite ve hassasiyet aralığına sahiptir, ancak olası çevresel faktörler ve okuma, hesaplama ve ayarlama sırasındaki hatalar nedeniyle etkinlikleri sınırlıdır. Bu, verimliliğin azalmasına, olası ekipman hasarına ve nihayetinde daha az doğruluğa yol açabilir.

Kütle akış ölçerlerde olası sorunlar şunlardır:

• • Coriolis kütle akış ölçerler yüksek akış hızlarında en iyi şekilde çalışırlar ve bu da önemli basınç düşüşlerine neden olur.
• • Coriolis akış ölçerlerin fiyatı diğer akış ölçerlere göre daha yüksek olabilir ancak daha büyük boyutlu borulara uyum sağlayamazlar. Silver Automation Instruments Coriolis kütle akış ölçerinin maksimum boyutu 10 inçtir, daha büyük olamaz.
• • Termal kütle akış ölçerler, sıcaklık dedektöründe nem yoğunlaşmasından (özellikle doymuş gazlarda) etkilenebilir. Bu, termometrenin yanlış okuma yapmasına ve potansiyel olarak korozyona neden olabilir.
• • Termal kütle akış ölçerlerin, sensör üzerindeki kaplama veya malzeme birikmesinden etkilenebileceğini, bunun ısı transferini engelleyebileceğini ve ölçüm cihazında düşük bir okumayla sonuçlanabileceğini, bu nedenle gaz kirliyse düzenli temizlik gerektiğini lütfen unutmayın.
• • Lütfen termal kütle akış ölçerlerin gaz bileşimindeki değişikliklerden, özellikle özgül ısı açısından etkilenebileceğini unutmayın. Gaz tipindeki değişiklikler için termal kütle akış ölçeri yapılandırmanız gerekir.

Kütle Akış Ölçümünün Tarihi

• • Daha önce, kütle akışı genellikle bir hacimsel akış ölçer ve bir yoğunluk ölçerin sonuçları birleştirilerek belirlenirdi. Yoğunluk ya doğrudan ölçülürdü ya da işlem sıcaklığı ve basınç vericilerinden gelen veriler kullanılarak hesaplanırdı. Ancak, bu ölçümler genellikle işlem basıncı/sıcaklığı ile yoğunluk arasındaki belirsiz ilişki nedeniyle kesin değildi. Ayrıca, her sensör kendi hatasını ortaya çıkardı ve hesaplamalar akıştaki ani değişiklikleri yakalamak için yeterince hızlı değildi.
• 
  
• • Bağımsız kütle akış ölçerlerin erken bir tasarımı, çalıştırmak için açısal momentumdan yararlandı. Motorla çalışan bir pervane, sıvıyı sabit bir açısal hıza hızlandırdı ve daha yüksek yoğunluk için daha fazla açısal momentum gerektirdi. Daha sonra yaylı sabit bir türbin, pervanenin aşağı akışında bu açısal momentuma maruz bırakıldı.
• 
  
• Çıkış torku (yay burulması) kütle akışını gösterdi. Bu ölçüm cihazlarının hepsi karmaşık mekanik tasarımlara sahipti. Başlangıçta uçak yakıtını ölçmek için kullanılsa da, bazıları bugün hala kullanılıyor. Ancak karmaşık tasarımları ve yüksek bakım masrafları nedeniyle, giderek daha dayanıklı ve düşük bakım gerektiren tasarımlarla değiştiriliyorlar.
• 
  
• Bulamaçların toplam kütle akışı, hassas bir seviye sensörünü bir yoğunluk ölçerle birleştirerek veya atmosferik bir tankın alt kısmına farklı yüksekliklerde monte edilmiş iki d/p vericisi kullanarak da ölçülebilir. İkinci durumda, üstteki d/p hücresinin çıktısı tankın seviyesiyle değişirken, alttaki sabit bir yükseklik mesafesindeki malzemenin yoğunluğunu ölçer. Bu basınç farkı, tanktaki malzemenin yoğunluğunu belirler.

Hacim Akışı ve Kütle Akışı ile Ölçüm Arasındaki Fark

Kütle akış ölçümü ve hacim akış ölçümü, bir sistemdeki akışı belirlemek için önemli yöntemlerdir. Bu kavramlar yakından ilişkilidir, ancak belirgin farklılıkları vardır. Kütle akış ölçümü, belirli bir zaman diliminde bir sistemden geçen ortamın kütlesine odaklanır ve genellikle saniyede gram olarak ölçülür. Normalde kullandığımız akış birimi kg/saat, kg/s, t/saat, varil/dakika, lb/saat vb.'dir. Coriolis akış ölçer ve termal kütle akış ölçer, kütle akışını doğrudan ölçebilir, ancak kütle akışını hesaplamak için sıcaklık ve basınç sensörlerine sahip girdap akış ölçer gibi dolaylı akış ölçümüyle de kütle akışı sonucu elde edebiliriz.

Hacim akış ölçümü, bir kütlenin belirli bir süre içinde ne kadar yer kapladığını, genellikle saniyede litre cinsinden belirlemeyi gerektirir. Hem bu hem de diğer ölçüm, bir şeyin bir sistemden aktığı hızı ölçer. Dahası, genellikle tüm sistemin kapsamlı bir anlayışını elde etmek için diğer ölçümlerle birlikte kullanılırlar. Normal kullanım akış birimi m3/h, L/M, GPM vb.'dir.
Normal kullanım hacim akış ölçerleri pozitif deplasmanlı akış ölçer, türbin akış ölçer, elektromanyetik akış ölçer, ultrasonik akış ölçer vb.'dir.

Kütle akış ölçümü tipik uygulamaları