Come misurano il flusso di gas i misuratori di portata termica?

Ehilà! In qualità di fornitore di misuratori di portata, spesso mi viene chiesto come funzionano i diversi tipi di misuratori di portata. Oggi mi concentrerò sui flussometri termici e su come misurano il flusso di gas.

Comprendere la misurazione del flusso di gas

Prima di immergerci nei misuratori di portata termici, parliamo rapidamente del motivo per cui è importante misurare il flusso di gas. In numerosi settori, come quello del petrolio e del gas, della lavorazione chimica e del monitoraggio ambientale, conoscere la portata precisa del flusso di gas è fondamentale. Aiuta con il controllo del processo, la sicurezza e l'efficienza. Ad esempio, in un impianto chimico, la giusta portata del gas garantisce che le reazioni avvengano come dovrebbero. Se il flusso è troppo alto o troppo basso, può compromettere l'intero processo e persino portare a rischi per la sicurezza.

Come funzionano i misuratori di portata termici

Ok, quindi come svolgono il loro lavoro i misuratori di portata termica? Ebbene, i misuratori di portata termici funzionano secondo il principio del trasferimento di calore. Sono costituiti da due parti principali: un sensore riscaldato e un sensore di riferimento.

L'idea di base è che quando il gas scorre sul sensore riscaldato, sottrae calore. La quantità di calore sottratto è direttamente correlata alla portata massica del gas. Il sensore di riferimento invece non è riscaldato e serve per misurare la temperatura ambiente del gas.

Analizziamolo un po' di più. Esistono due tipi comuni di misuratori di portata termica: temperatura costante e potenza costante.

Flussometri termici a temperatura costante

In un misuratore di portata termico a temperatura costante, la differenza di temperatura tra il sensore riscaldato e il sensore di riferimento viene mantenuta costante. Mentre il gas scorre sul sensore riscaldato e toglie calore, il misuratore aumenta automaticamente la potenza del sensore riscaldato per mantenere costante la differenza di temperatura. La potenza necessaria per mantenere costante la temperatura è proporzionale alla portata massica del gas. Quindi, misurando la potenza assorbita, possiamo capire quanto gas scorre.

Misuratori di portata termici a potenza costante

Con i misuratori di portata termici a potenza costante, al sensore riscaldato viene applicata una quantità fissa di potenza. Mentre il gas lo attraversa, la temperatura del sensore riscaldato diminuisce. Lo strumento misura quindi la differenza di temperatura tra il sensore riscaldato e il sensore di riferimento. Questa differenza di temperatura è correlata alla portata massica del gas. Più velocemente scorre il gas, più calore viene portato via e maggiore è la differenza di temperatura.

Vantaggi dei misuratori di portata termici per la misurazione del flusso di gas

Esistono diversi motivi per cui i misuratori di portata termici sono una scelta popolare per misurare il flusso di gas.

• Misurazione diretta del flusso di massa: A differenza di altri misuratori di portata che misurano il flusso volumetrico e quindi devono essere corretti per le variazioni di temperatura e pressione per ottenere il flusso di massa, i misuratori di portata termici misurano direttamente il flusso di massa. Ciò è davvero utile perché il flusso di massa è spesso ciò che conta nei processi industriali.
• Alta sensibilità: I misuratori di portata termici possono rilevare portate molto basse. Ciò li rende ideali per le applicazioni in cui è necessario monitorare anche piccoli cambiamenti nel flusso di gas, come in ambienti di laboratorio o nei sistemi di rilevamento delle perdite.
• Nessuna parte in movimento: Poiché in un misuratore di portata termico non sono presenti parti mobili, l'usura è minore. Ciò significa minori costi di manutenzione e una maggiore durata rispetto ai misuratori di portata con parti mobili, come ilMisuratore di portata a turbina.

Limitazioni dei misuratori di portata termici

Naturalmente, nessun misuratore di portata è perfetto e anche i misuratori di portata termici hanno i loro limiti.

• Sensibilità alla composizione del gas: I misuratori di portata termici sono sensibili alla composizione del gas. Gas diversi hanno proprietà termiche diverse, quindi se la composizione del gas cambia, ciò può influire sulla precisione della misurazione.
• Effetti della temperatura e della pressione: Sebbene i misuratori di portata termici misurino direttamente il flusso di massa, condizioni estreme di temperatura e pressione possono comunque avere un impatto sulle loro prestazioni. In ambienti con temperature o pressioni molto elevate, la precisione potrebbe diminuire.

Applicazioni dei misuratori di portata termici

I misuratori di portata termici sono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni.

• Processi industriali: Negli impianti chimici, i misuratori di portata termici vengono utilizzati per misurare il flusso di gas come idrogeno, ossigeno e azoto. Aiutano a controllare le reazioni e a garantire la qualità dei prodotti finali.
• Monitoraggio ambientale: Per misurare le emissioni di inquinanti provenienti da fabbriche o centrali elettriche, i misuratori di portata termici possono misurare con precisione il flusso di gas come monossido di carbonio, anidride solforosa e metano.
• Sistemi HVAC: Negli impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria, i flussimetri termici vengono utilizzati per misurare il flusso d'aria. Ciò aiuta a mantenere la giusta temperatura e qualità dell'aria negli edifici.

Confronto tra i misuratori di portata termici e altri tipi di misuratori di portata

Esistono altri tipi di misuratori di portata, come ilMisuratore di portata a vorticee ilMisuratore di portata elettromagnetico LDG. Vediamo come si comportano i misuratori di portata termici rispetto a loro.

• Misuratori di portata a vortice: I misuratori di portata a vortice funzionano misurando la frequenza dei vortici emessi da un corpo tozzo posto nel percorso del flusso. Sono ideali per misurare portate elevate di fluidi puliti, sia gas che liquidi. Tuttavia, sono più adatti per la misurazione del flusso volumetrico e potrebbero richiedere calcoli aggiuntivi per ottenere il flusso di massa. I misuratori di portata termici, d'altra parte, misurano direttamente il flusso di massa e sono migliori per le applicazioni a basso flusso.
• Misuratori di portata elettromagnetici LDG: Questi misuratori di portata funzionano in base alla legge di Faraday sull'induzione elettromagnetica e vengono utilizzati principalmente per misurare il flusso di liquidi conduttivi. Non sono affatto adatti per la misurazione del flusso di gas. Quindi, quando si tratta di misurare il flusso di gas, i misuratori di portata termici sono un’opzione molto migliore.

Conclusione

Quindi, ecco qua! È così che i misuratori di portata termici misurano il flusso di gas. Sono un'ottima scelta per molte applicazioni, grazie alla misurazione diretta del flusso di massa, all'elevata sensibilità e all'assenza di parti in movimento. Ma hanno anche i loro limiti, come la sensibilità alla composizione del gas e alle condizioni estreme di temperatura e pressione.

Se stai cercando un misuratore di portata per misurare il flusso di gas, sarei più che felice di aiutarti a scegliere quello giusto per le tue esigenze specifiche. Che si tratti di un misuratore di portata termico o di un altro tipo, disponiamo di un'ampia gamma di opzioni per soddisfare le diverse applicazioni. Contattaci e potremo iniziare una conversazione sulle tue esigenze e su come possiamo fornirti la soluzione migliore.

Riferimenti

• Miller, RW (1983). Manuale di ingegneria della misurazione della portata. McGraw-Hill.
• Spitzer, DW (2001). Misurazione della portata: guide pratiche per la misura e il controllo. ISA - Società di strumentazione, sistemi e automazione.