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科里奥利质量流量计的低流量实验

当前位置:质量流量计 > 行业资讯 >   时间:2020-10-26 15:03 来源:中隆仪表 访问:


  当要精确测量和控制1克/小时及更低的流量时,不仅要有一个好的质量流量控制器,而且要有一个适当设计的系统以及其他重要组件的作用。就像在任何系统中一样,它的强度将与其最弱的环节一样强。

科里奥利质量流量计如何控制低流量

  为了控制低流速,最薄弱的环节通常不是质量流量传感器。质量流量控制器能够在系统中的位置精确测量和控制流量。但是,没有绝对的信心可以确定该流速在流量控制器的上下游还是准确的。如果不采取任何对策,则不会将所需的确切流量传递给该过程。随着流速最小化,系统组件(例如管道,过滤器和阀门)的相对内部体积似乎增加了。这会影响系统的动态,因为响应时间会变慢,从而导致直接控制的损失。
  因此,当给定设定点并假定达到设定点时,可能无法满足期望。
  例如,一种强制流过系统的流行设置是利用压缩气体。但是,气体会溶解在液体中,饱和程度与气压成正比。溶解的气体再次以气泡的形式出现在压力降低的系统下游。如果气泡通过流量计或阀门或进入过程,则会影响流量的稳定性。
  实际上,对于低流速过程,有时很难理解系统为什么以及何时正常工作。于是出现了许多问题。介质的纯度是否正确?过程温度是否达到应有的水平?设定的剂量或剂量正确吗?压力稳定吗?

科里奥利质量流量计低流量过程中可能发生的挑战

  对于最低的流量,很难在任何时候验证进入流程的流量是否符合预期。如前所述,可能有多种潜在原因:
①.液体中的溶解气体和不受控制的气泡截留和释放
②.多种流体传输线的动态影响:例如在医疗多输液系统中
③.系统符合性:例如在塑料管或塑料注射器中
④.局部加热和流体膨胀:由于电磁阀的内部容积和功耗
⑤.使用泵时水流的波纹

科里奥利质量流量计溶解气体的影响

科里奥利质量流量计溶解气体的影响
  这里重介绍了液体中溶解气体的影响以及可能的对策。当液体中溶解的气体经过系统的压降时,往往会出现气泡。气泡不仅导致流动不连续,而且还倾向于改变气泡之间的流速。已经进行了一些实验来研究这种现象并将其与已知理论相匹配。

科里奥利质量流量计的低流量实验

  两个串联的低流量科里奥利质量流量仪表(微型CORI-FLOW™ML120)的设置。第一台仪器是质量流量计。第二台仪器充当控制器,通过位于其传感器前面的精确机载比例阀控制流量。在这种特定情况下,使用压缩空气对流体加压以迫使液体通过系统。当压缩空气与液体接触时,它将与气压成比例地溶解到液体中。本实验旨在研究液体中溶解气体的影响以及使用脱气机作为气泡的对策。

科里奥利质量流量计不使用脱气机进行实验

  图片“没有脱气机的实验”显示了在没有脱气机的情况下运行了几个小时的实验结果。清晰可见的是气泡通过流量控制器传感器的影响。这在第二台仪器的密度测量中也可以看出。每次气泡通过仪器时,密度都会降低。密度通过科里奥利仪器直接测量。当液体流过时,科里奥利仪器能够通过振动测量管的固有频率变化来测量密度。

  如所期望的那样,当质量下降时,在质量流量控制器中的阀产生气泡。由于此阀位于其仪表的前面(在仪器2中),质量流量计会检测到气泡,因此质量流量控制器会通过控制该阀对此做出响应。气泡产生的物理影响发生在系统中压力降较大的任何位置,大多数情况下直接在控制阀后面。该效果与测量原理或控制阀的类型无关。另一个显着的现象是两个设备的测量流量之间存在差异。似乎第一台仪器(质量流量计)显示的流速比第二台仪器(质量流量控制器)测量的流速低约3%。
不使用脱气机进行实验
不使用脱气机进行实验

  对此的解释是,在控制阀下游产生的气泡会导致体积流量膨胀并向前推动液体。由于质量流量控制器将保持其1克/小时的设定值,因此流速“降低”以保持正确的质量流量。因此,在两个气泡之间,通过第一流量计的流量要少3%。
  在气泡出现之前和之后,体积流量存在差异。但是,两个实验中仪器的平均质量流率均在规格范围内,因此相同,如表1所示。该表显示了两个实验中每个仪器在整个数据集中与1克/小时的平均偏差,如图所示。在图表中。
3%的误差符合“亨利定律”
  3%的误差符合“亨利定律”,该定律告诉我们空气在水中的溶解度为22毫克/升/巴。如果用这个数字除以空气密度,则体积膨胀可以解释气泡出现后体积流量增加3%。因此,由于气泡的存在,总体积流量增加了3%,​​并且在3%的时间内,气泡处的质量流量下降到几乎为零。这解释了为什么与溶解气体时相比,包括气泡在内的平均质量流量保持不变。

科里奥利质量流量计应对气泡的对策

  为了在出现问题之前取出溶解的气体,使用了HPLC(高效液相色谱)脱气机。该设备使用可渗透管对液体进行脱气。可渗透管位于真空室内,在真空室内通过小型机载真空泵保持真空。该设备提取废液中的大部分溶解气体。

  此外,由于液体已充分脱气,因此能够轻松溶解系统中残留的任何剩余小气泡。这样,系统最终将完全充满液体,而没有任何气体残留。由于气体是可压缩的,因此经过适当脱气的系统会使系统变硬且反应迅速。像这样的系统能够以良好的控制行为向过程连续产生稳定的流量。

科里奥利质量流量计实验脱气机

科里奥利质量流量计实验脱气机
  图片“带脱气机的实验”显示了将脱气机放在科里奥利质量流量计前面的测量结果。清晰可见,该系统可以运行数小时,而质量流量或密度没有任何下降或毛刺。显然,系统中不存在气泡,也不存在控制阀产生的气泡。仪器之间的小偏差在读数的0.2%的规定精度内±20毫克/小时的零稳定性。

结论

  在许多低流量流体控制系统中,流体被气体加压。当气体夹带在液体流中时,它可能以溶解气体或气泡的形式出现。在这两种情况下,它对平均质量流量均无显着影响。然而,气泡倾向于破坏流动的稳定性。效果可以通过快速准确的流量计进行监控。这种物理效应发生在任何带有溶解气体和下游压降的低液体流量系统中,并且与测量原理或控制阀类型无关。
  建议使用脱气机在最终过程中生成连续,稳定和响应迅速的系统,尤其是在液体的低流量测量中。这些低流量测量的理想解决方案是将脱气机与中隆仪表质量流量计/控制器结合使用,如本实验中所使用。
  由于该质量流量控制器的控制阀位于仪表的前面,因此该传感器能够监视系统中的实际流量。这导致最佳的直接过程控制。流量控制器可用于高达200克/小时的(超)低流量应用。

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