Termal Kütle Akış Ölçer

Isıtmalı Boru Tasarımı
Isıtmalı borulu debimetreler, ısıtıcı ve sensör elemanlarını korozyondan ve prosesin kaplama etkilerinden korumak için geliştirilmiştir. Sensörlerin boru hattının dışına monte edilmesiyle algılama elemanları daha yavaş tepki verir ve kütle akışı ile sıcaklık farklılıkları arasındaki ilişki doğrusal olmayan hale gelir. Bu doğrusal olmama, verilen ısının boru yüzeyinin bir kısmına dağıtılması ve borunun uzunluğu boyunca farklı oranlarda proses akışkanına aktarılmasından kaynaklanmaktadır.

Boru duvar sıcaklığı ısıtıcının yakınında en yüksek seviyedeyken, biraz uzakta duvar ve sıvı sıcaklığı arasında fark yoktur. Bu nedenle ısıtılmamış akışkanın sıcaklığı (Tf), ısıtıcıdan daha uzaktaki bu konumdaki duvar sıcaklığı ölçülerek tespit edilebilir. Bu ısı transferi süreci doğrusal değildir ve karşılık gelen denklem yukarıdaki denklemden şu şekilde farklılık gösterir: m0.8=Kq/(Cp(Tw – Tf)).

Bu akış ölçerin iki çalışma modu vardır: Biri, elektrik gücü girişini sabit tutarak ve sıcaklık artışını tespit ederek kütle akışını ölçer. Diğer mod sıcaklık farkını sabit tutar ve bunu korumak için gereken elektrik miktarını ölçer. Bu ikinci çalışma modu, çok daha yüksek bir ölçüm aralığı aralığı sağlar.

Baypas Tipi Tasarım
Termal kütlesel akış ölçerin bypass versiyonu, daha büyük akış hızlarını ölçmek için geliştirildi. İnce duvarlı bir kılcal tüp (yaklaşık 0.125 inç çapında) ve hem tüpü ısıtan hem de sonuçta ortaya çıkan sıcaklık artışını ölçen iki adet harici olarak sarılmış kendiliğinden ısınma dirençli sıcaklık detektöründen (RTD'ler) oluşur. Sensör, ana borudaki bir kısıtlamanın etrafındaki bir baypas içine yerleştirilir ve tüm çalışma aralığı boyunca laminer akış bölgesinde çalışacak şekilde boyutlandırılır.

Akış olmadığında, ısıtıcılar baypas borusunun sıcaklığını ortam sıcaklığının yaklaşık 160 derece F üzerine çıkarır. Bu durumda borunun uzunluğu boyunca simetrik bir sıcaklık dağılımı mevcuttur. Akış meydana geldiğinde, gaz molekülleri ısıyı aşağı yönde taşır ve sıcaklık profili akış yönünde kaydırılır. Sensör terminallerine bağlanan bir Wheatstone köprüsü, elektrik sinyalini sıcaklıktaki değişimle orantılı bir kütle akış hızına dönüştürür.

Baypas tüpünün küçük boyutu, elektrik tüketiminin en aza indirilmesini ve ölçümün tepki hızının arttırılmasını mümkün kılar. Öte yandan boyutları küçük olduğundan tıkanmayı önlemek için filtrelere ihtiyaç duyulur. Ciddi bir sınırlama, laminer akışı geliştirmek için gereken yüksek basınç düşüşüdür (45 psi'ye kadar). Bu genellikle yalnızca basıncın her durumda azaltılması gereken yüksek basınçlı gaz uygulamaları için kabul edilebilir.

Bu, düşük doğruluklu (%2 tam ölçek), az bakım gerektiren ve düşük maliyetli bir akış ölçerdir. Birimlerdeki elektronik paketler veri toplamaya, grafik kaydetmeye ve bilgisayar arayüzüne izin verir. Bu cihazlar yarı iletken işleme endüstrisinde popülerdir. Günümüzün modern üniteleri aynı zamanda bir kontrolör ve otomatik kontrol vanası dahil olmak üzere komple kontrol döngüleri olarak da mevcuttur.

Hava Hızı Probları
Prob tarzı kütle akış sensörleri hava akışlarını ölçmek için kullanılır ve orta miktarda tozun varlığına karşı duyarsızdır. Sensör tüpüne monte edilen iki RTD arasında sıcaklık farkını korurlar. Üst sensör, gazın ortam sıcaklığını ölçer ve ikinci RTD'yi (probun ucunun yakınında) sürekli olarak ortamın 60 derece F üzerinde tutar. Gaz hızı ne kadar yüksek olursa, sıcaklık farkını korumak için o kadar fazla akım gerekir.

Hız probunun başka bir versiyonu, bir venturi akış elemanının minimum çapına ısıtılmış bir kütle akış sensörü ve aşağı yönde bir sıcaklık dengeleme probu yerleştiren venturi tipi termal kütle akış ölçerdir. Bir giriş süzgeci, sıcaklığı tekdüze hale getirmek için akışı karıştırır. Bu tasarım, venturi boyutunun bir fonksiyonu olan akış aralığı ile hem gaz hem de sıvı ölçümü (bulamaçlar dahil) için kullanılır. Basınç düşüşü nispeten düşüktür ve hassasiyet, uygun prob yerleştirme derinliğinin bulunmasına bağlıdır.

Uçta iki sıcaklık sensörü içeren bir akış anahtarı versiyonu da mevcuttur. Sensörlerden biri ısıtılır ve sıcaklık farkı hızın bir ölçüsüdür. Anahtar, %5 dahilindeki yüksek veya düşük akışı tespit etmek için kullanılabilir.