Flow Meter Tutorial




PARTE 1
Imagen de un caudalímetro

FTB-909 Turbina, $ 1156, 
se muestra con FLSC-61 Señal 
Acondicionador, $ 360
Así que usted quiere medir el flujo? La respuesta parece ser que comprar un medidor de caudal. Con el flujo de fluido se define como la cantidad de fluido que se desplaza más allá de un lugar determinado, esto parecería ser sencillo cualquier medidor de flujo sería suficiente. Sin embargo, considere la siguiente ecuación que describe el flujo de un fluido en una tubería. Q = A xv Q es la tasa de flujo, A es el área de la sección transversal de la tubería, y v es la velocidad media del fluido en la tubería. Poniendo esta ecuación en acción, el flujo de un fluido que viaja a una velocidad media de un 1 metro por segundo a través de una tubería con un área de 1 metro cuadrado de sección transversal es 1 metro cúbico por segundo. Tenga en cuenta que Q es un volumen por unidad de tiempo, por lo que Q se denota comúnmente como la velocidad de flujo volumétrico. Consideremos ahora la siguiente ecuación: W = rho x Q Donde W es la tasa de flujo (de nuevo - sigue leyendo) y rho es la densidad del fluido. Poniendo esta ecuación en acción, el caudal será 1 kilogramo por segundo cuando 1 metro cúbico por segundo de un fluido con una densidad de 1 kilogramo por metro cúbico está fluyendo. (El mismo se puede hacer para las libras comúnmente usados. Sin entrar en detalles de una libra se supone que es una unidad de masa.) Tenga en cuenta que W es una masa por unidad de tiempo, por lo que W se designa comúnmente como la masa velocidad de flujo. Ahora que fluyen qué quiere medir? ¿No es seguro? En algunas aplicaciones, la medición del flujo volumétrico es lo que hay que hacer. Considere llenar un tanque. Flujo volumétrico puede ser de interés para evitar desbordar un tanque donde se pueden añadir los líquidos de diferentes densidades. (Por otra parte, un transmisor de nivel y de alto nivel de interruptor de encendido / apagado puede obviar la necesidad de un medidor de flujo.) Considere controlar el flujo de fluido en un proceso que sólo puede aceptar un volumen limitado por unidad de tiempo. Medición de caudal volumétrico parecería aplicable. En otros procesos, flujo de masa es importante. Considere reacciones químicas donde es deseable para reaccionar sustancias A, B y C. De interés es el número de moléculas presentes (su masa), no su volumen. Del mismo modo, en la compra y venta de productos (transferencia de custodia) la masa es importante, no su volumen.

PARTE 2
Habiendo descubierto que hay dos tipos de tasas de flujo (volumétricos y de masas), que no debería ser una sorpresa que algunos medios de caudalímetros medida ( W), mientras que otros medidores de flujo volumen de medida (Q). Sin embargo, no es tan sencillo.Repetición de las ecuaciones de la Parte 1 (por conveniencia), se puede observar que, suponiendo que A es constante, Q puede ser determinado mediante la medición de la velocidad v media del fluido. Además, suponiendo que rho es constante, W puede determinarse a partir Q. Q = A xv W = rho x Q resumen, un poco de flujo volumétrico de caudalímetros medida, algunos medidores de velocidad medida de la que se determina el flujo volumétrico y algunos medidores de flujo másico medida. Además, cuando la densidad se sabe o se supone, flujo de masa se ​​puede determinar a partir del flujo volumétrico, y el flujo volumétrico puede determinarse a partir del flujo de masa. Así que sólo quería medir el flujo ¿Sabía usted ahora? Todo parecía tan lógico y sencillo a la vez. Quédate se pone peor.Algunos medidores de flujo utilizan otros principios para inferir flujo. La más común de estas mediciones medir la altura de velocidad (media rho vxv) para inferir el flujo volumétrico. Observe que estos medidores de flujo no miden el volumen, no se mide en masa, y no miden la velocidad sino que miden una combinación de densidad y el cuadrado de la velocidad! ¿Le sorprendería al descubrir que se trata de una descripción de (comúnmente aplicados) caudalímetros de cabeza, tales como placas de orificio, venturis, lanzas ...?Además, en muchas aplicaciones, el flujo volumétrico inferido se utiliza para determinar el flujo de masa. Los errores pueden entrar en el proceso de medición durante cada medición y con cada supuesto. No es de extrañar que los ingenieros de la planta a menudo tienen dificultad para cerrar los balances de materia en sus plantas? Resumiendo (de nuevo), un poco de volumen caudalímetros medida, algunos medios de caudalímetros medida, cierta velocidad caudalímetros medida, y algunos caudalímetros medida por inferencia.Entender la diferencia, pero también entiendo que una cuidadosa atención al detalle puede dar lugar a una medida inferencial que es mejor que los otros.

PARTE 3 flujo volumétrico se expresa en unidades que reflejan un volumen por unidad de tiempo. El ejemplo en la Parte 1 determina metros cúbicos y pies cúbicos por unidad de tiempo a ser unidades de flujo volumétrico. Galones y litros por unidad de tiempo también son unidades de caudal volumétrico. Flujo de masa se ​​expresa en unidades que reflejan una masa por unidad de tiempo. El otro ejemplo en la Parte 1 determina kilogramos y libras por unidad de tiempo a ser unidades de flujo de masa. (Sin entrar en detalles de una libra se supone que es una unidad de masa.) Tenga en cuenta que las unidades de tiempo son independientes de si se mide volumétrico o flujo másico. Vamos a tener un concurso. Son las siguientes unidades de caudal volumétrico de líquido o de masas ? galones por minuto de pies cúbicos por segundo litros por minuto kilogramos por hora libras por hora gramos por minuto se puede tener un pie cúbico de plumas? sí / no ¿Se puede tener un galón de plumas? sí / no se puede tener un kilo de plumas ? Sí / No Si su respuesta volumétrica a las tres primeras cuestiones, la masa a las siguientes tres preguntas, y sí a las tres últimas preguntas, usted está en el buen camino. Considere la compra de combustible para su coche. ¿Cómo un galón estadounidense de gasolina comprado en un día caluroso de verano en Las Vegas, Arizona comparar con un galón estadounidense de gasolina comprado en una fría noche de invierno en Anchorage, Alaska? Se determinó que un galón es una unidad volumétrica, por lo que la lógica indicaría que el mismo volumen de gasolina fue comprado. Sin embargo, la diferencia de temperatura causaría sus densidades, y por lo tanto sus masas, a ser diferente. Usando esta lógica, más masa se ​​obtendría mediante la compra de gasolina en un clima más frío. Pensar localmente, se podría concluir que es más económico comprar la gasolina durante las primeras horas de la mañana, cuando la temperatura es más fría. Como se puede sospechar, tal no es el caso. Bombas de gasolina compensar la variación de densidad que se produce debido a la temperatura, y al hacer eso, miden la cantidad (masa) de la gasolina dispensado.Sin embargo, un galón de gasolina fría ocupará menos volumen que cuando está caliente. En esencia, la medición de un galón de gasolina en realidad se refiere a su volumen a una temperatura dada (tal como 60 DEGF). Como tal, esto es realmente una unidad de medición de la masa, ya que se refiere al flujo de una sustancia específica a una temperatura dada, Volviendo a la prueba, deja para no ser tan apresurada con las tres primeras preguntas. Podrían ser incompleto!


PARTE 3.1 Parte 3 discute el uso de unidades volumétricas (tales como galones) para inferir la masa cuando se conoce la composición y la temperatura. El ejemplo que se dio fue la de comprar un galón de gasolina en un clima caliente y fría. La afirmación fue que un galón de gasolina comprado en climas fríos y calientes podría tener diferentes tamaños, debido a sus diferentes temperaturas, pero sus masas debe ser el mismo porque el caudalímetro minorista se compensa la temperatura. Una serie de correos electrónicos en duda esta afirmación y más investigación resultó en el descubrimiento interesante que caudalímetros minoristas de la gasolina no son con compensación de temperatura en los Estados Unidos, pero se temperaturecompensated en Canadá. En otras palabras, ya sea el volumen medido (en los EE.UU.) o el volumen para la temperatura correcta medido (en Canadá) se utiliza para deducir la masa. Consideremos el siguiente análisis general:1. Las diferencias de temperatura del aire entre los climas fríos y calientes son grandes. Además, las fluctuaciones de temperatura del aire entre el día y la noche en un lugar determinado pueden ser grandes. 2. Hay una diferencia significativa entre las temperaturas del suelo en climas fríos y calientes. Sin embargo, las fluctuaciones de temperatura del suelo entre el día y la noche en un lugar determinado es muy pequeño. Fluctuación de la temperatura terrestre entre el verano y el invierno en un lugar determinado es relativamente pequeño. 3. La gasolina se caliente cuando sale de la refinería, pero se enfriará en el transporte al tanque subterráneo minoristas. Dado el tiempo en el tanque, la temperatura de la gasolina se acercará a la temperatura del suelo. 4. Caudalímetro de calibración se realiza utilizando pesos estándar, lo que implica una calibración a la masa. Estas declaraciones implican que a pesar de amplias fluctuaciones de temperatura del aire, la temperatura de la gasolina se bombea a través del medidor de flujo debe ser casi la misma que la temperatura del suelo. Debido a que la temperatura del suelo no fluctúa mucho, la variación de la temperatura de la gasolina será pequeño durante todo el año, por lo que la masa de un galón de gasolina no debe variar mucho durante todo el año de un tanque dado. Siguiendo esta lógica, la masa de un galón de gasolina que se vende en Alaska debe ser el mismo que el que se vende en Nevada. Las fluctuaciones en la temperatura de la gasolina causan cambios en la densidad de la gasolina. La magnitud con la que estos cambios afectan a la exactitud de medición se puede cuantificar mediante la realización de un análisis de incertidumbre para determinar si la compensación de temperatura es la adecuada. Un análisis de incertidumbre para esta medición es probable que revelar un número de fuentes de incertidumbre de la medición, tales como (pero no limitados a) los efectos de la temperatura del aire ambiente, la temperatura de la gasolina dejando la refinería, el tiempo de transporte desde la refinería hasta el tanque, la temperatura del suelo, nivel del tanque antes del llenado, el volumen de la gasolina en la tubería de medidor de flujo, medidor de flujo de temperatura de tubería, frecuencia de uso, y cambios en la composición. Como mínimo, este tipo de análisis es probable que revele que el consumidor no se le recomienda comprar la gasolina de un tanque que se acaba lleno de gasolina caliente. Un análisis detallado puede revelar otras cuestiones importantes. Si bien esto es tal vez más información que a uno le gustaría saber sobre el tema, esta discusión ilustra claramente la necesidad de comprender el proceso y que el mismo proceso puede ser diferente en diferentes lugares. A veces ... es sólo que no tan fácil.



PARTE 3.2 Una breve revisión de la Parte 3 dirigida medición de la masa de flujo, medición de caudal volumétrico, y la medición de flujo de masa inferida. La medición de la gasolina fue dada como un ejemplo de la medición de caudal másico inferida (usando unidades volumétricas). Comentarios resultaron en la parte 3.1 que abordó algunas cuestiones relacionadas con las mediciones de la gasolina al por menor. Esto provocó un aluvión de comentarios sobre cómo se mide la gasolina en la bomba.Este problema intenta atar los comentarios juntos, por lo que la lectura de este tema sin tener números anteriores leer puede resultar difícil. Bombas de gasolina en el volumen de medida de EE.UU. y se calibran utilizando medios volumétricos. En otras palabras, son dispositivos volumétricos verdaderos que miden el volumen y indican galones. Incluso el New York Times ofreció consejos para el consumidor en este caso con ... comprar gasolina durante la época más fresca del día temprano por la mañana o tarde en la noche, mientras que la gasolina es más densa ... (New York Times, septiembre 24, 2001, Empowered II Inteligente de Gestión de la Energía, un coche limpio es un vehículo eficiente, página 7). Las bombas de gasolina en volumen medida Canadá. Este volumen se compensa entonces para la temperatura real para indicar el volumen de la gasolina como si se tratara de una cierta temperatura. El volumen compensado es una medición de la masa implícita. Sospecho (pero no lo sé) que estas bombas se calibran utilizando medios volumétricos que están con compensación de temperatura. En otras palabras, son dispositivos de medición de masa inferidos y se calibran como tal miden el volumen e indican en litros (con compensación de temperatura). En Canadá, la masa inferida de la gasolina recibida debe ser el mismo (dentro de las limitaciones del equipo), independientemente de la temperatura de la gasolina. Tenga en cuenta sin embargo, que las diferencias de composición (y aditivos) pueden causar la densidad a una temperatura dada para ser diferente a su valor nominal. A modo de ejemplo, un aumento del 1% en la densidad de la gasolina de su valor nominal no afecta el volumen real medido, pero hará que la medición de la masa inferida sea 1% más bajo que el flujo de masa real. Mis comentarios sobre algunos lectores respuestas siguen: Un lector preguntó si las primeras horas de la mañana sería el momento en que la gasolina sería a su temperatura más baja en un tanque subterráneo. Lag térmica para los tanques de almacenamiento de gasolina subterráneos es un problema, pero puede no ser significativo. Para la clase de ciencias, mi hija mide las temperaturas 1 metro por encima y 1 metro por debajo del grado en el otoño / invierno (en el área de Nueva York). Me parece recordar que la temperatura del suelo cambiando sólo 2.1 degC durante un período de meses. La temperatura del suelo por encima de cambiar 20 degC (o más?) Durante el mismo período. Este problema es probable que sea significativo para los tanques de almacenamiento en tierra antes (según lo sugerido por otros lectores).Tenga en cuenta sin embargo, que el llenado del depósito puede provocar efectos más grandes (transitorios) causadas por cuestiones tales como la cantidad y la temperatura de la gasolina antes de llenar, y la cantidad y la temperatura de la gasolina añadido. No ser capaz de vender gas natural comprimido se mide con un caudalímetro másico de Coriolis en kg o lbm (libras de masa), ya que no se consideró comercializable al público ilustra la resistencia al cambio. Por cierto, ¿cuándo la gasolina se venderá por los kg o lbm o mejor aún, por el BTU o Joule (como sugiere otro lector)? Sospecho que no será pronto. Los comentarios y observaciones acerca de vencer a la medición eran divertidos. Sociedad permite a las personas (razonablemente) operan en su propio interés. Partiendo con menos dinero por un producto es claramente en la compradores interés propio. (Ingenieros veces llaman a esto un problema de optimización, pero eso es un tema para otro día.) Comentarios sobre la manera de vencer al sistema fueron inevitables. El punto de seguridad con respecto a la expansión de la gasolina causan incendios y explosiones (después rematando un tanque de gas en un clima frío y luego de aparcamiento en un garaje caliente) es importante. Prácticamente todo es potencialmente peligroso incluso un pequeño charco de agua que se convierte en hielo ...

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