medidor de fluxo de massa de CO2

Desafios na medição do fluxo de volume de CO2

A maioria dos medidores de vazão de CO2 em uso atualmente são projetados para medir a vazão volumétrica de gás. No entanto, como o volume do gás CO2 é influenciado por sua temperatura, pressão e outros parâmetros, quaisquer alterações nessas condições exigem que a vazão volumétrica medida seja ajustada para um valor correspondente em condições padrão ou previamente acordadas. Na prática, as frequentes flutuações de temperatura e pressão dificultam, e às vezes impossibilitam, a realização dessas conversões em tempo hábil. Consequentemente, há uma crescente preferência pelo uso de medidores de vazão mássica para a medição de gás CO2.

A importância dos medidores de vazão mássica de CO2 na produção industrial.

Na produção industrial, os medidores de vazão mássica de CO2 são essenciais para o controle de qualidade do produto, a determinação das proporções de mistura de diversos materiais durante a produção, a contabilização de custos e a realização de ajustes automáticos no processo produtivo. Com o avanço da tecnologia na produção industrial e o aumento da automação de processos, a importância da medição da vazão mássica de CO2 continua a crescer.

Relação entre a taxa de fluxo volumétrico e a taxa de fluxo de massa.

A relação entre a vazão volumétrica qv e a vazão mássica qm é dada por:

(1-1)

ou

(1-2)

Onde:

• ρ é a densidade do fluido que está sendo medida, em kg/m³;
• A é a área da seção transversal do fluxo (geralmente a seção transversal da tubulação), em m²;
• V é a velocidade média do fluxo na seção A, em m/s.

Medidores de Vazão Mássica Indiretos e suas Limitações

Os medidores de vazão mássica de CO2 podem ser classificados em duas categorias: indiretos (ou derivativos) e diretos. Os medidores de vazão mássica indiretos primeiro medem a vazão volumétrica de CO2 e depois a multiplicam pela densidade do fluido, obtida por meio de um densitômetro e um multiplicador. Devido às limitações de sua estrutura e componentes, os densitômetros não operam efetivamente sob condições de alta temperatura e pressão e, portanto, dependem de um valor de densidade fixo para calcular a vazão mássica. No entanto, como a densidade do fluido varia com a pressão e a temperatura, o uso de um valor de densidade fixo sob condições variáveis resulta em erros significativos na medição da vazão mássica, o que exige a compensação de parâmetros. Isso levou ao desenvolvimento de medidores de vazão com compensação de temperatura e pressão, que detectam a temperatura e a pressão do fluido e as convertem automaticamente no valor de densidade correspondente usando um modelo matemático. O produto desse valor de densidade pela vazão volumétrica fornece a medição da vazão mássica. Esse tipo de medidor é, portanto, denominado medidor de vazão mássica com compensação de temperatura e pressão e é amplamente utilizado na indústria.

Medidores de Vazão Mássica Direta: Medição Precisa sem Compensação de Parâmetros

Os medidores de vazão mássica direta, por outro lado, medem grandezas diretamente relacionadas à vazão mássica, garantindo que o sinal de saída que representa a vazão mássica seja independente da pressão, temperatura e outros parâmetros do fluido. Essa abordagem resolve as complexidades e imprecisões associadas às suposições de linearidade entre densidade, temperatura e pressão sob condições variáveis, bem como a natureza trabalhosa da compensação de temperatura e pressão.

Tipos de medidores de vazão mássica direta para medição de CO2

Os medidores de vazão mássica direta detectam a vazão mássica diretamente através de seus elementos de medição. Existem diversos tipos de medidores de vazão mássica direta, incluindo os de momento linear e de momento linear, os de força inercial, os de Coriolis, os de pressão diferencial, os de vibração e os térmicos.

Medidor de vazão mássica térmica para medição de fluxo de gás CO2

Como funciona um medidor de vazão mássica térmica para CO2?

O medidor de vazão mássica térmica , um tipo de medidor de vazão mássica direta, tem apresentado rápido desenvolvimento nos últimos anos. Seu princípio básico de funcionamento envolve o uso de uma fonte de calor externa para aquecer o CO2 a ser medido e, em seguida, detectar as mudanças no campo de temperatura causadas pelo fluxo de CO2 para determinar a vazão mássica de CO2. Essa mudança no campo de temperatura é indicada pela diferença de temperatura entre as extremidades a montante e a jusante do aquecedor. A relação entre a vazão mássica qm do fluido e a diferença de temperatura através do aquecedor é dada por:

(1-3)

Onde:

• P é a potência do aquecedor,
• J é o equivalente térmico,
• Cp é o calor específico do fluido a pressão constante.
• Δt é a diferença de temperatura entre as extremidades frontal e traseira do aquecedor.

A partir dessa equação, observa-se que, no método de potência constante, a diferença de temperatura Δt é inversamente proporcional à vazão mássica de CO2 qm . Medindo-se a diferença de temperatura Δt , é possível determinar a vazão mássica qm . Por outro lado, no método de diferença de temperatura constante, a potência de entrada do aquecedor P é diretamente proporcional à vazão mássica qm . Medindo-se a potência de entrada do aquecedor P , obtém-se o valor de qm . O método de diferença de temperatura constante é geralmente preferido na prática devido à sua relação mais simples e processo de medição mais fácil; a vazão mássica de CO2 qm pode ser determinada diretamente pela leitura da potência P em um medidor de potência, o que o torna amplamente utilizado.

Vantagens da utilização de um medidor de vazão mássica térmica para a medição da vazão mássica de CO2

√ Ele pode medir diretamente o fluxo de massa de gás CO2, o que é de grande importância para o controle da quantidade de gás de entrada no processo e no processo de fabricação.
√ O sensor do medidor de vazão de gás térmico não possui partes móveis durante a medição do fluxo de gás, portanto, não há desgaste mecânico nem necessidade de manutenção.
√ Ele consegue medir o fluxo instantâneo de CO2 e a velocidade de resposta é rápida.
√ Ampla faixa de medição: A relação entre a vazão máxima e a faixa de medição mínima pode chegar a 100:1, o que representa uma faixa de medição muito ampla em comparação com medidores de vazão de turbina a gás e medidores de vazão de vórtice a gás.
√ Existem medidores de vazão de gás em linha ou medidores de vazão de gás térmicos de inserção, que podem ser usados para a medição do fluxo de CO2 em gasodutos de grande porte.

Medidor de vazão mássica Coriolis para medir CO2

Como funciona o medidor de vazão mássica Coriolis para a medição da vazão mássica de CO2.

O medidor de vazão mássica Coriolis reflete a magnitude da vazão mássica medindo a variação da força de Coriolis. A chamada força de Coriolis refere-se ao fato de que, para um objeto em um referencial rotativo girando a uma velocidade angular uniforme, além da força centrífuga inercial, é necessário adicionar outra força inercial ao observador no referencial rotativo para que a segunda lei de Newton descreva o estado de movimento do objeto. Essa força é a força de Coriolis, ou simplesmente força de Coriolis. Por exemplo, se um disco for usado como referencial rotativo e girar em torno do eixo central a uma velocidade angular de ω, assume-se que um objeto se move em linha reta uniforme em relação ao disco, ao longo do raio do disco, a uma velocidade radial a partir do centro de rotação. Além da força centrífuga inercial, o objeto também é afetado pela força de Coriolis. A magnitude da força de Coriolis é determinada pela velocidade angular do disco e pela velocidade radial do objeto. Considerando que a força de Coriolis seja representada por f, sua expressão é:

(1-4)

Na fórmula:

m — a massa do objeto em movimento
v - A velocidade de um objeto em um referencial rotativo
`w - Velocidade angular do referencial rotativo.

Conforme indicado pela equação, a existência da força de Coriolis depende da presença simultânea de velocidade radial e velocidade angular; se qualquer uma das velocidades for zero, nenhuma força de Coriolis será gerada.

A partir da equação (1-4), fica evidente que, quando a velocidade angular de rotação é constante, a força de Coriolis fc é diretamente proporcional à massa e à velocidade do objeto. Este princípio constitui a base teórica fundamental para a utilização da força de Coriolis na medição do fluxo de massa. Na medição do fluxo, o CO2 a ser medido é conduzido através de um tubo móvel, que gira a uma determinada velocidade angular, obtendo-se assim a coexistência de velocidade de fluxo e velocidade angular. Este tubo móvel é denominado tubo de medição de fluxo. O tubo de medição atinge as condições necessárias através da rotação ou vibração periódica. Quando o fluido flui através do tubo de medição, ele experimenta o efeito Coriolis devido às variações periódicas na velocidade angular, embora com uma estrutura relativamente simples.

Características do medidor de fluxo de massa de CO2

↗ Projetado para tamanhos de fluxo de gás que variam de micro medidores de fluxo de massa de CO2 DN1,5 a DN200 (8 polegadas)
↗ Medição direta do fluxo de massa de gás para gases de alta densidade.
↗ Equipado com displays eletrônicos, opções de 4-20mA, RS485 e controle de lote.
↗ Alta precisão na medição do fluxo de massa de gás
↗ Ideal para aplicações de fluxo de gás de alta pressão, como monitoramento de fluxo de CO2 ou gás GLP.
↗ Também pode medir o fluxo de massa de CO2 em temperaturas ultrabaixas.
↗ Leituras digitais da vazão de gás em quilogramas por segundo (kg/s) ou kg/h, t/h, unidade de vazão mássica

Medidor de vazão Coriolis para medição de fluxo de CO2 criogênico

Os medidores de vazão Coriolis são altamente eficazes para medir CO2 criogênico , especialmente em aplicações que exigem medições precisas de vazão mássica em temperaturas extremamente baixas. Esses medidores utilizam o efeito Coriolis, no qual a vazão mássica do fluido é determinada pela medição da força de Coriolis induzida à medida que o CO2 flui através de tubos vibratórios. A principal vantagem do uso de medidores de vazão Coriolis para CO2 criogênico reside na sua capacidade de medição direta de massa, que permanece altamente precisa mesmo em temperaturas ultrabaixas. Além disso, eles oferecem excelente repetibilidade e confiabilidade sem a necessidade de retificadores de fluxo ou compensação de temperatura. Isso os torna ideais para aplicações como armazenamento criogênico, transporte e dosagem precisa em processos industriais onde a manutenção do CO2 em seu estado supercrítico ou líquido é crucial.

Medidor de fluxo de massa de CO2 Micro

Também oferecemos medidores de vazão mássica micro para CO2, incluindo principalmente medidores de vazão de gás térmico micro e medidores de vazão Coriolis.

Medidores/controladores de fluxo de gás térmico em escala micro

Os medidores térmicos/ controladores de fluxo são projetados para medir vazões extremamente baixas com alta precisão. A vazão mínima que podemos detectar é de apenas 2 ml/min, mantendo uma alta precisão de ± 1% da escala completa. Eles operam detectando mudanças de temperatura à medida que o CO2 passa por um sensor aquecido. As vantagens incluem alta sensibilidade a baixas vazões, ausência de partes móveis (o que significa manutenção mínima) e tempos de resposta rápidos. Esses medidores são ideais para aplicações que exigem controle preciso de pequenas quantidades de gás, como em pesquisas laboratoriais, dispositivos médicos e monitoramento ambiental.

Medidores de microfluxo Coriolis ,

Por outro lado, os medidores de fluxo de massa medem diretamente a vazão mássica detectando a força de Coriolis gerada pelo fluxo de CO2 através de tubos vibratórios. Esses medidores fornecem medições de fluxo de massa altamente precisas e confiáveis, independentemente das variações de pressão e temperatura. São particularmente adequados para aplicações onde a precisão é fundamental, como na fabricação farmacêutica, no processamento químico e nas indústrias de alimentos e bebidas. Ambos os tipos de medidores são essenciais em processos onde a medição precisa do fluxo de massa de CO2 é crucial, cada um oferecendo vantagens exclusivas dependendo das necessidades da aplicação.