Cần bán Cảm biến đo lưu lượng vận tốc dòng chảy và lưu lượng

Cảm biến đo lưu lượng vận tốc dòng chảy và lưu lượng

Nhiều dụng cụ đo lưu lượng đã được phát triển để đo lưu lượng; nó là một trong những chủ đề phức tạp nhất trong điều khiển quá trình. Trong mục này, chúng ta tìm hiểu những ví dụ về các cảm biến đo lưu lượng sử dụng các nguyên lý sau đây:

• Áp suất sai lệch (chênh áp - Differential Pressure)
• Tạo độ xoáy (Vortex/Swir generation)
• Từ trường (Electromagnetic)
• Thế chỗ (Positive displacement)
• Tua bin
• Cảm biến khối lượng (Mass)
• Nhiệt

Một trong những công dụng phổ biến nhất của cảm biến đo lưu lượng là xác định lưu lượng của vật liệu qua đường ống với kích thước biết trước. Nhớ rằng lưu lượng là lượng chất lỏng, chất dạng vữa, khí hoặc thậm chí cả chất rắn dạng bột đi qua trong một khoảng thời gian xác định.
Máy đo lưu lượng có thể đo :

1. Lưu lượng thể tích – là thể tích trên một đơn vị thời gian như gallons trên phút

(gal/min, gpm) hoặc feet khối trên phút (ft3/min)

1. Lưu lượng khối lượng - là khối lượng trên một đơn vị thời gian như pounds trên

giây (lb/sec) hoặc pounds trên phút (lb/min)

1. Vận tốc dòng chảy – là khoảng cách trên một đơn vị thời gian như feet trên phút

(ft/min)
Mối quan hệ cơ bản giữa lưu lượng và vận tốc là:
Lưu lượng thể tích = Vận tốc x diện tích tiết diện ngang của đường ống
Trong hình 1, chúng ta thấy đường kính của hai ống có kích thước khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến vận tốc dòng chảy khi xét cùng lưu lượng.



Hình 1

1. Các yếu tố xem xét​

Mối quan hệ giữa áp suất và vận tốc
Tổng năng lượng của bất cứ dòng chất lỏng nào cũng được tạo nên từ 3 thành phần: áp suất, vận tốc và độ cao. Số lượng của mỗi thành phần có thể thay đổi, nhưng tổng năng lượng vẫn không đổi trừ khi năng lượng bị lấy đi hay thêm vào chất lỏng. Ví dụ, một tách nước khi nằm trên đỉnh của tòa nhà vẫn không có áp suất hoặc vận tốc, nhưng nó có độ cao lớn. Nếu nó bị đổ ra ngoài, chất lỏng sẽ trao đổi năng lượng của độ cao cho vận tốc. Khi nó chạm vào đất, nó không còn vận tốc hoặc độ cao nhưng nó tác động một lực lớn vào mặt đất do năng lượng của vận tốc đã chuyển đổi thành áp suất. Khi lực va chạm đã được truyền tới đất, nước thực chất không còn năng lượng nữa.
Dòng chất lỏng chảy qua đường ống tác động cũng giống như thế. Nếu một lưu lượng thể tích cho trước được cho qua một đường ống nhỏ hơn, vận tốc sẽ tăng lên và áp suất giảm vì chất lỏng đã trao đổi năng lượng của áp suất cho năng lượng của vận tốc.
Nếu máy đo lưu lượng thể tích duy trì không đổi, áp suất sẽ thấp hơn ở nơi chất lỏng di chuyển với tốc độ nhanh nhất.


Hình 2
Độ nhớt, khối lượng riêng và ma sát là những yếu tố quan trọng phải xem xét khi chọn loại cảm biến lưu lượng sao cho nó thật phù hợp với quá trình đã xác định. Độ nhớt là ma sát nội trong bản thân vật chất, nó có ảnh hưởng đến sự chuyển động của vật chất khi chảy trong đường ống. Độ nhớt càng cao thì lực cản dòng chảy càng lớn. Mật ong là một ví dụ về chất lỏng có độ nhớt cao. Nó không chảy dễ dàng như sữa khi mà độ nhớt của sữa thấp.
Khối lượng riêng là khối lượng trên một đơn vị thể tích vật liệu. Ví dụ về đơn vị khối lượng riêng là pounds trên foot khối (lb/ft3) hoặc pounds trên gallon (lb/gallon) hoặc gam trên centimet khối (g/cm3). Khối lượng riêng của khí tùy thuộc vào thành phần cấu tạo, nhiệt độ và áp suất của nó. Bởi vì chất lỏng thì không chịu nén như chất khí, khối lượng riêng của chất lỏng là một hàm số của thành phần cấu tạo và nhiệt độ của nó. Chất lỏng nặng hơn sẽ khó đẩy hơn và sẽ chảy chậm hơn khi cùng chịu một lực tác dụng (áp suất đặt lên tiết diện ngang của đường ống) so với chất lỏng nhẹ hơn.
Biết được lưu lượng chính xác chỉ khi loại chất lỏng, nhiệt độ, áp suất và lưu lượng cho quá trình phù hợp với đặc tính kỹ thuật được thiết kế của cảm biến. Khi vật liệu quá trình, lưu lượng hoặc các điều kiện nằm ngoài dải đo đã xác định, cần thiết phải hiệu chuẩn lại cảm biến hoặc thay đổi cảm biến bằng một loại khác phù hợp với điều kiện hiện tại.
Khối lượng riêng được sử dụng để chuyển đổi giữa lưu lượng thể tích và lưu lượng khối lượng. Ví dụ, đối với dầu:
Lưu lượng thể tích x khối lượng riêng = Lưu lượng khối lượng
Ví dụ: 5 gpm x 7.2lb/gal = 36 lb/min