Como os medidores de vazão térmica medem o fluxo de gás?

Ei! Como fornecedor de medidores de vazão, muitas vezes sou questionado sobre como funcionam os diferentes tipos de medidores de vazão. Hoje, vou me concentrar nos medidores de vazão térmicos e em como eles medem o fluxo de gás.

Compreendendo a medição de fluxo de gás

Antes de mergulharmos nos medidores de vazão térmicos, vamos falar rapidamente sobre por que medir o fluxo de gás é importante. Em vários setores como petróleo e gás, processamento químico e monitoramento ambiental, conhecer a taxa precisa do fluxo de gás é crucial. Ajuda no controle, segurança e eficiência do processo. Por exemplo, numa fábrica de produtos químicos, a taxa de fluxo de gás correta garante que as reações ocorram como deveriam. Se o fluxo for muito alto ou muito baixo, pode atrapalhar todo o processo e até mesmo causar riscos à segurança.

Como funcionam os medidores de vazão térmicos

Ok, então como os medidores de vazão térmicos fazem seu trabalho? Bem, os medidores de vazão térmicos funcionam com base no princípio da transferência de calor. Eles possuem duas partes principais: um sensor aquecido e um sensor de referência.

A ideia básica é que quando o gás flui sobre o sensor aquecido, ele retira calor. A quantidade de calor retirada está diretamente relacionada à vazão de massa do gás. O sensor de referência, por outro lado, não é aquecido e é utilizado para medir a temperatura ambiente do gás.

Vamos decompô-lo um pouco mais. Existem dois tipos comuns de medidores de vazão térmicos: temperatura constante e potência constante.

Medidores de vazão térmicos de temperatura constante

Em um medidor de vazão térmico de temperatura constante, a diferença de temperatura entre o sensor aquecido e o sensor de referência é mantida constante. À medida que o gás flui sobre o sensor aquecido e retira o calor, o medidor aumenta automaticamente a potência do sensor aquecido para manter a diferença de temperatura constante. A potência necessária para manter a temperatura constante é proporcional à vazão mássica do gás. Assim, medindo a entrada de energia, podemos descobrir quanto gás está fluindo.

Medidores de vazão térmica de potência constante

Com medidores de vazão térmicos de potência constante, uma quantidade fixa de energia é aplicada ao sensor aquecido. À medida que o gás flui sobre ele, a temperatura do sensor aquecido cai. O medidor então mede a diferença de temperatura entre o sensor aquecido e o sensor de referência. Essa diferença de temperatura está relacionada à vazão mássica do gás. Quanto mais rápido o gás flui, mais calor ele retira e maior é a diferença de temperatura.

Vantagens dos medidores de vazão térmicos para medição de vazão de gás

Existem vários motivos pelos quais os medidores de vazão térmicos são uma escolha popular para medir o fluxo de gás.

• Medição direta de fluxo de massa: Ao contrário de alguns outros medidores de vazão que medem o fluxo volumétrico e precisam ser corrigidos para mudanças de temperatura e pressão para obter o fluxo de massa, os medidores de vazão térmicos medem diretamente o fluxo de massa. Isto é realmente útil porque o fluxo de massa é muitas vezes o que importa nos processos industriais.
• Alta Sensibilidade: Os medidores de vazão térmicos podem detectar vazões muito baixas. Isso os torna excelentes para aplicações onde até mesmo pequenas alterações no fluxo de gás precisam ser monitoradas, como em ambientes de laboratório ou em sistemas de detecção de vazamentos.
• Sem peças móveis: Como não há peças móveis em um medidor de vazão térmico, há menos desgaste. Isto significa custos de manutenção mais baixos e uma vida útil mais longa em comparação com medidores de vazão com peças móveis, como oMedidor de fluxo de turbina.

Limitações dos medidores de vazão térmicos

É claro que nenhum medidor de vazão é perfeito e os medidores de vazão térmicos também têm suas limitações.

• Sensibilidade da composição do gás: Os medidores de vazão térmicos são sensíveis à composição do gás. Gases diferentes têm propriedades térmicas diferentes, portanto, se a composição do gás mudar, isso poderá afetar a precisão da medição.
• Efeitos de temperatura e pressão: Embora os medidores de vazão térmicos meçam o fluxo de massa diretamente, condições extremas de temperatura e pressão ainda podem ter impacto em seu desempenho. Em ambientes com temperatura ou alta pressão muito altas, a precisão pode diminuir.

Aplicações de medidores de vazão térmicos

Os medidores de vazão térmicos são usados ​​em uma ampla gama de aplicações.

• Processos Industriais: Em fábricas de produtos químicos, medidores de vazão térmicos são usados ​​para medir o fluxo de gases como hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Ajudam no controle das reações e na garantia da qualidade dos produtos finais.
• Monitoramento Ambiental: Para medir as emissões de poluentes de fábricas ou usinas de energia, os medidores de vazão térmicos podem medir com precisão o fluxo de gases como monóxido de carbono, dióxido de enxofre e metano.
• Sistemas HVAC: Em sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado, medidores de vazão térmicos são usados ​​para medir o fluxo de ar. Isso ajuda a manter a temperatura e a qualidade do ar corretas nos edifícios.

Comparando medidores de vazão térmicos com outros tipos de medidores de vazão

Existem outros tipos de medidores de vazão por aí, como oMedidor de vazão vórticee oMedidor de vazão eletromagnético LDG. Vamos ver como os medidores de vazão térmicos se comparam a eles.

• Medidores de vazão Vortex: Os medidores de vazão de vórtice funcionam medindo a frequência dos vórtices emitidos por um corpo escarpado colocado no caminho do fluxo. Eles são bons para medir altas vazões de fluidos limpos, tanto gases quanto líquidos. No entanto, eles são mais adequados para medição de vazão volumétrica e podem exigir cálculos adicionais para obter a vazão mássica. Os medidores de vazão térmicos, por outro lado, medem diretamente o fluxo de massa e são melhores para aplicações de baixo fluxo.
• Medidores de vazão eletromagnéticos LDG: Esses medidores de vazão funcionam com base na lei de indução eletromagnética de Faraday e são usados ​​principalmente para medir o fluxo de líquidos condutores. Eles não são adequados para medição de fluxo de gás. Portanto, quando se trata de medir vazão de gás, os medidores de vazão térmicos são uma opção muito melhor.

Conclusão

Então, aí está! É assim que os medidores de vazão térmicos medem o fluxo de gás. Eles são uma ótima opção para muitas aplicações, graças à medição direta de fluxo de massa, alta sensibilidade e ausência de peças móveis. Mas eles também têm suas limitações, como sensibilidade à composição do gás e condições extremas de temperatura e pressão.

Se você está procurando um medidor de vazão para medir o fluxo de gás, ficarei mais do que feliz em ajudá-lo a escolher o medidor certo para suas necessidades específicas. Seja um medidor de vazão térmico ou outro tipo, temos uma ampla gama de opções para atender a diferentes aplicações. Basta entrar em contato conosco e iniciaremos uma conversa sobre suas necessidades e como podemos fornecer a melhor solução para você.

Referências

• Miller, RW (1983). Manual de engenharia de medição de vazão. McGraw-Hill.
• Spitzer, DW (2001). Medição de vazão: guias práticos para medição e controle. ISA - Sociedade de Instrumentação, Sistemas e Automação.