Massflödesmätare | Massflödesregulatorer
En massflödesmätare (engelska: mass flow meter) är ett instrument som mäter flödet av en gas eller vätska i termer av massa per tidsenhet, i stället för enbart volym per tidsenhet (som en vanlig volymetrisk flödesmätare gör). Massflödesmätning är viktigt i processer där man vill veta exakt hur mycket materia (inte bara volym) som flödar, eftersom densitet kan variera med temperatur, tryck och sammansättning. Kombinerat med en reglerventil så får man en massflödesregulator (MFC)
Mer information
Coriolis-massflödesmätare - Hur fungerar den?
En Coriolis-mätare består ofta av ett eller två tunna rör genom vilka vätskan eller gasen strömmar, och dessa rör sätts i en kontrollerad vibration, oftast genom en oscillator. När ett medium flödar genom de vibrerande rören uppstår en Corioliskraft som vrider eller böjer rören en aning beroende på hur stor massflödeshastigheten är.
Genom att mäta skillnaden i fas (tidsförskjutning) mellan olika punkter på de vibrerande rören kan instrumentet bestämma hur stor Corioliskraften är – ju större massflöde, desto större vridning eller fasförskjutning. Ur mätningen av denna fasförskjutning beräknas massflödet direkt, och mätaren kan samtidigt räkna ut densiteten genom att mäta rörets resonansfrekvens eftersom en tyngre vätska eller gas påverkar resonansen annorlunda än en lättare.
Fördelar
Coriolis-mätare erbjuder hög noggrannhet för både massflöde och densitet, är i stor utsträckning oberoende av temperatur och tryck (behöver inte kompensera för förändringar i densitet) och ger multifunktionella mätvärden i form av massflöde, densitet och temperatur.
- Hög noggrannhet för både massflöde och densitet.
- Oberoende av temperatur och tryck i stor utsträckning (behöver inte kompensera för förändringar i densitet).
- Multifunktion: Ger både massflöde, densitet och temperatur.
Nackdelar
De har högre kostnad än enklare flödesmätare och kan vara känsliga för vibrationer i omgivningen, vilket ibland kräver viss dämpning eller en robust installation.
- Högre kostnad än enklare flödesmätare.
- Känslig för vibrationer i omgivningen, vilket ibland kräver viss dämpning eller robust installation.
Termisk (termisk dispersions-) massflödesmätare - Hur fungerar den?
En termisk massflödesmätare har vanligtvis en eller två sensorelement, till exempel sensorer av platina, som värms upp till en känd temperatur. När gas – eller i vissa fall vätska – flödar över den uppvärmda sensorn kyls sensorn ned, och nedkylningen är proportionell mot massflödet eftersom det är massan av medium som bär bort värmen, inte volymen.
Genom att mäta hur mycket ström eller effekt som krävs för att hålla sensorn vid en konstant temperatur, eller hur mycket temperaturen faller vid konstant effekt, får man ett mått på massflödet. Eftersom mätningen baseras på värmeöverföring krävs kalibrering för det specifika mediet; olika gaser har olika värmeledningsförmåga och värmekapacitet, och för flerkomponents-gasblandningar kan det behövas mer avancerad kalibrering.
Fördelar
Den mekaniska konstruktionen är relativt enkel med inga rörliga delar i själva flödessensorn, den lämpar sig väl för torra, rena gaser i laboratorie- och processtillämpningar och den ger snabb respons vid snabba flödesändringar.
- Relativt enkel mekanisk konstruktion (inga rörliga delar i själva flödessensorn).
- Bra för torra, rena gaser i exempelvis laborat
- Snabb respons vid snabba flödesändringar.
Nackdelar
Den termiska massflödesmätaren är känslig för förändringar i gassammansättningen; om gasblandningen ändras kan mätresultatet påverkas. Den kan också påverkas av nedsmutsning, eftersom beläggningar eller partiklar förändrar sensorns värmeöverföring. För vätskor är tekniken mindre vanlig, även om vissa specialutföranden finns.
- Känslig för sammansättningsförändringar av gasen (om gasblandningen ändras kan resultatet påverkas).
- Kan vara känslig för nedsmutsning (beläggningar eller partiklar kan förändra sensorns värmeöverföring).
- Mindre vanlig för vätskor (vissa specialutföranden finns).
Vanliga frågor om massflödesmätare
Vad är en massflödesregulator?
En massflödesmätare som kombineras eller byggs ihop med en reglerventil kallas ofta massflödesregulator, eller MFC ur engelskans Mass Flow Controller. Fördelen med en ihoppbyggd massflödesregulator är en snabb reglering med liten fördröjning och ofta en kompakt, utrymmesbesparande lösning.
Hur fungerar en Coriolis-mätare?
Vibrerande rör påverkas av Corioliskraft när mediet flödar. Mätning av fasskillnad i rören ger direkt massflöde och även densitet via resonansfrekvens.
Vad är för- och nackdelar med Coriolis?
Fördelar: mycket hög noggrannhet, i stort sett oberoende av temperatur/tryck, mäter även densitet och temperatur. Nackdelar: dyrare och känslig för omgivningsvibrationer.
Hur fungerar en termisk massflödesmätare – och begränsningar?
Uppvärmda sensorer kyls av flödet; effekt- eller temperaturförändring ger massflödet och kräver mediespecifik kalibrering. Begränsningar: känslig för ändrad gassammansättning och nedsmutsning; mindre vanlig för vätskor.