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详细介绍关于质量流量计技术知识汇总

来源:上海自动化仪表有限公司作者:发表时间:2019-04-04 08:50:20

      许多传统的流量计技术响应于移动流体的体积流速。基于速度的流量计,例如磁力,涡流,涡轮,超声波和光学,产生与流体分子的速度成比例的输出信号,而不是其他任何东西。这意味着如果流过这些流量计类型之一的流体突然变得更密集(同时仍以每分钟相同数量的体积单位流动),流量计的响应将根本不会改变。
      然而,体积流量计提供的信息可能不是所测量过程的最佳信息。例如,如果所讨论的流量计恰好测量进入化学反应器容器的进料流速,我们真正关心的是每单位时间进料的分子进入反应器的数量,而不是多少立方米或加仑多少钱。我们知道温度的变化会导致气体和液体的密度变化,这意味着每个体积单位在温度变化后将包含不同数量的分子。压力对气体的影响相似:压力增加意味着占据每立方英尺(或其他体积单位)的气体分子越多,所有其他因素都相同。如果一个过程需要考虑分子流速,
      在蒸汽锅炉控制系统中,必须匹配进入锅炉的水的流速和从锅炉流出的蒸汽的流速,以便在锅炉管和鼓内保持恒定量的水。然而,水是液体而蒸汽是蒸汽,因此基于体积的流量测量是没有意义的:立方英尺的蒸汽将永远不会包含与立方英尺水相同数量的分子。控制系统平衡两种流量的唯一合理方法是将它们测量为质量流量计而不是体积流量。无论H2O分子采用何种形式(相),进入锅炉的每公斤必须与根据“大规模保护法”从锅炉中出来的一公斤相匹配:进入锅炉的每个H2O分子必须与离开锅炉的一个H2O分子相匹配,以便在锅炉内保持不变量的H2O分子。这就是为什么锅炉给水和蒸汽流量计通常都经过校准,以每单位时间lbm(磅质量)为单位进行测量。

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      在流量计用于贸易交接的情况下出现类似的问题。该术语表示特定材料的购买和销售情况,以及流量测量的准确性是货币重要性的问题。同样,在这种情况下,通常购买和销售的分子数量确实很重要,而不是这些分子占据多少立方米或加仑。这里,与化学反应器进料流应用一样,体积流量计不提供最相关的信息。我们从化学研究中知道,所有元素都具有固定的质量值:单原子形式的任何元素中的1摩尔(单个未结合的原子)的质量等于该元素的原子质量。例如,1摩尔碳(C)原子的质量为12克,因为元素碳的原子质量为12.同样,1摩尔的氧(O)原子保证质量为16克,因为16是原子量对于元素氧气。因此,1摩尔的一氧化碳(CO)分子的质量为28克(12 + 16),而1摩尔的二氧化碳(CO2)分子的质量为44克(12 + 16×2)。无论物质的密度或稀疏程度如何,这些分子/质量关系都是固定的:无论影响气体样品密度的压力或温度条件如何,1摩尔CO2的质量均为44克。分子计数与任何给定化合物的质量之间的关系是固定的,因为质量是物质的固有属性。
      维度分析证实了这种关系。体积流量总是以体积单位(m3,ft3,cc,in3,加仑等)随时间测量,而上海自动化仪表有限公司的质量流量计总是以质量单位(g,kg,lbm或slugs)随时间测量。使用一个具体的例子,质量流量计以磅(质量)/分钟为单位,将质量密度乘以磅/立方英尺乘以体积流量(立方英尺/分钟):
      例如,1000立方英尺/分钟水的体积流速相当于每分钟62400磅(质量),或1040lbm / s,水的密度为62.4lbm / ft3。
      利用现代传感和计算技术,可以将压力,温度和体积流量测量结合起来,以获得质量流量计的测量结果。这正是AGA3流量测量(孔板),AGA7流量测量(涡轮机)和AGA9流量测量(超声波)的目标:通过压力和温度数据“补偿”这些流量测量元件的基本体积性质61来计算以质量为单位的流量随时间的变化
      然而,补偿流量计系统需要更多的校准工作来维持其长期准确性,更不用说收集所有必要数据和执行质量流量计算所需的多个变送器和流量计算机中的大量资本投资。如果现有的流量计技术能够自然地响应流体的上海自动化仪表有限公司的质量流量计,那就简单多了!幸运的是,确实存在这种流量计技术,这是本节的主题。
      对于以下每种质量流量计技术,应该清楚地理解,所讨论的仪器自然地响应质量流量计。为了使用我们假设的流体流的示例,其密度突然增加而体积速率保持不变,真正的质量流量计将立即识别质量流量计的增加(相同的体积率,但每单位体积更多的质量),而无需额外的补偿测量或计算机计算。真正的质量流量计的工作原理与通过流量计的流体分子的质量直接相关,使其与其他流量计类型有根本的不同。
      在科里奥利流量计的情况下,仪器的工作原理是惯性:物体在加速或减速时产生的力。质量的这一基本特性(与速度变化相反)构成了科里奥利流量计功能的基础。如果恒定质量流体的体积流量加倍,科里奥利流量计内部产生的惯性力将加倍; 如果恒定体积流量的密度加倍,则惯性力同样会加倍。无论哪种方式,惯性力都表示质量通过流量计的速度,因此科里奥利流量计是一种真正的质量流量计仪器。
      在热流量计的情况下,仪器的工作原理是对流传热:当较冷的分子经过时,从热物体中提取的热能。流体分子传递热量的能力是每个分子的比热和移过温暖物体的分子数量的函数。只要流体的化学成分保持不变,热的对流传递就是在给定时间内有多少流体分子通过的函数。如果给定流体的体积流量加倍并且所有其他值保持恒定,则热流量计内的传热率将加倍; 如果给定流体的密度加倍并且所有其他值保持恒定(即每个时间间隔经过的分子数的两倍),则传热速率同样会加倍。无论哪种方式,对流传热率表示流体流过多少分子,流量计对于任何给定的流体类型都与流体的质量流量计成正比。这使得热流量计成为任何(校准的)流体组合物的真正质量流量计仪器。
      存在一些用于测量真实质量流量计的较旧的机械技术,但这些技术正在被科里奥利和热质量流量计技术所取代。科里奥利和热质量流量计也迅速成为以前应用于补偿孔板和涡轮流量计领域的应用技术。
 

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