Medidor de vazão mássica de CO2

Índice

Desafios na medição do fluxo de volume de CO2
A importância dos medidores de vazão mássica de CO2 na produção industrial
Relação entre vazão volumétrica e vazão mássica
Medidores de vazão mássica indiretos e suas limitações
Medidores de vazão mássica direta: medição precisa sem compensação de parâmetros
Tipos de medidores de vazão mássica direta para medição de CO2
Medidor de vazão mássica térmica para medição de vazão de gás CO2
Como funciona o medidor de vazão mássica térmica para CO2?
Vantagens do uso de medidor de vazão mássica térmica para medição de vazão mássica de CO2
Medidor de vazão mássica Coriolis para medir CO2
Como funciona o medidor de vazão mássica Coriolis para medição de vazão mássica de CO2
Características do medidor de vazão mássica de CO2
Medidor de vazão Coriolis para medição de vazão de CO2 criogênico
Medidor de fluxo de massa de micro CO2
Micromedidores de vazão de gás térmico
Medidores de microfluxo Coriolis

Desafios na medição do fluxo de volume de CO2

A maioria dos medidores de vazão de CO2 em uso comum hoje em dia são projetados para medir o fluxo de gás volumétrico. No entanto, como o volume de um gás CO2 é influenciado por sua temperatura, pressão e outros parâmetros, quaisquer alterações nessas condições exigem que o fluxo volumétrico medido seja ajustado para um valor correspondente sob condições padrão ou acordadas. Na prática, flutuações frequentes de temperatura e pressão tornam desafiador, e às vezes impossível, realizar essas conversões em tempo hábil. Consequentemente, há uma preferência crescente pelo uso de medidores de vazão de massa para medição de gás CO2.

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

produção industrial, medidores de fluxo de massa de CO2 são essenciais para controlar a qualidade do produto, determinar as proporções de mistura de vários materiais durante a produção, conduzir a contabilidade de custos e permitir ajustes automáticos no processo de produção. À medida que a tecnologia de produção industrial avança e a automação de processos aumenta, a importância da medição do fluxo de massa de CO2 continua a crescer.

Relação entre vazão volumétrica e vazão mássica

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 medido, 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

Medidores de vazão mássica de CO2 podem ser classificados em duas categorias: indiretos (ou derivados) e diretos. Medidores de vazão mássica indiretos primeiro medem a vazão volumétrica de CO2 e então 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 podem operar 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, usar um valor de densidade fixo sob condições variáveis resulta em erros significativos de medição de vazão mássica, necessitando de compensação de parâmetros. Isso levou ao desenvolvimento de medidores de vazão compensados por 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 e da vazão volumétrica fornece a medição da vazão mássica. Esse tipo de medidor é, portanto, chamado de medidor de vazão mássica compensado por 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 quantidades 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 meio. Essa abordagem aborda as complexidades e imprecisões associadas às suposições de linearidade entre densidade, temperatura e pressão sob condições variáveis, e a natureza incômoda da compensação de temperatura e pressão.

Tipos de medidores de vazão mássica direta para medição de CO2

Os medidores de vazão mássica diretos detectam a vazão mássica diretamente por meio de seus elementos de medição. Existem vários tipos de medidores de vazão mássica diretos, incluindo tipos de momento e momento de momento, tipos de força inercial, medidor de vazão mássica Coriolis, tipos de pressão diferencial, tipos de vibração e medidor de vazão mássica térmica.

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

Como funciona o medidor de vazão mássica térmica para CO2?

O medidor de vazão mássica térmica , um tipo de medidor de vazão mássica direto, tem tido rápido desenvolvimento nos últimos anos. Seu princípio operacional básico envolve usar uma fonte de calor externa para aquecer o CO2 que está sendo medido e, em seguida, detectar mudanças no campo de temperatura causado pelo fluxo de CO2 para determinar o fluxo mássico 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 taxa de vazão mássica qm do fluido e a diferença de temperatura no aquecedor é dada por:

(1-3)

Onde:

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

A partir desta equação, pode-se observar que no método de potência constante, a diferença de temperatura Δt é inversamente proporcional à taxa de fluxo de massa de CO2 qm . Medindo a diferença de temperatura Δt , a taxa de fluxo de massa qm pode ser determinada. Por outro lado, no método de diferença de temperatura constante, a potência de entrada do aquecedor P é diretamente proporcional à taxa de fluxo de massa qm . Medindo a potência de entrada do aquecedor P , o valor de qm pode ser obtido. 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 taxa de fluxo de massa de CO2 qm pode ser determinada diretamente pela leitura da potência P de um medidor de potência, tornando-o amplamente utilizado.

Vantagens do uso de medidor de vazão mássica térmica para medição de vazão mássica de CO2

√ Ele pode medir diretamente o fluxo de massa do gás CO2, o que é de grande importância para o controle da quantidade de entrada de gás do processo e para o processo de fabricação.
√ O sensor do medidor de vazão de gás térmico não possui partes móveis ao realizar medições de vazão de gás, portanto não há desgaste mecânico nem manutenção.
√ Pode 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 mínima de medição pode chegar a 100:1, o que tem uma faixa de medição muito ampla em comparação com medidores de vazão de turbina a gás e medidores de vazão de vórtice de gás.
√ Existem medidores de vazão de gás em linha ou medidores de vazão de gás térmico de inserção, que podem ser usados para medição de vazão de CO2 de grandes gasodutos.

Medidor de vazão mássica Coriolis para medir CO2

Como o medidor de vazão mássica Coriolis funciona para medição de vazão mássica de Co2.

O medidor de vazão mássica Coriolis reflete o tamanho da taxa de vazão mássica medindo a mudança da força Coriolis. A chamada força Coriolis se refere ao fato de que, para um objeto em um referencial girando a uma velocidade angular uniforme, além da força centrífuga inercial, é necessário adicionar outra força inercial ao observador no referencial giratório para usar a segunda lei de Newton para descrever o estado de movimento do objeto. Essa força é a força Coriolis, ou força Coriolis para abreviar. Por exemplo, se um disco for usado como referencial giratório, e o disco girar em torno do eixo central a uma velocidade angular de, presume-se que um objeto se mova em uma linha reta uniforme em relação ao disco ao longo do raio do disco a uma velocidade do centro de rotação. Além da força centrífuga inercial, o objeto também é afetado pela força Coriolis. O tamanho da força Coriolis é determinado pela velocidade angular do disco e pela velocidade radial do objeto. Supondo 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.

Da equação (1-4), é evidente que quando a velocidade angular de rotação é constante, a força de Coriolis fc é diretamente proporcional ao CO2 da massa e velocidade do objeto. Este princípio forma a base teórica fundamental para usar a força de Coriolis para medir o fluxo de massa. Na medição de fluxo, o CO2 sendo medido é feito fluir através de um tubo móvel, que gira a uma certa velocidade angular, alcançando assim a existência simultânea de velocidade de fluxo e velocidade angular. Este tubo móvel é chamado de tubo de medição de fluxo. O tubo de medição pode atingir as condições necessárias girando ou vibrando periodicamente. Quando o fluido flui através do tubo de medição, ele experimenta o efeito Coriolis devido às mudanças periódicas na velocidade angular, embora com uma estrutura relativamente simples.

Características do medidor de vazão mássica de CO2

↗ Projetado para tamanhos de fluxo de gás que variam de micro medidor 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, 4-20mA, RS485 e opções de 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 gás CO2 ou GLP
↗ Também pode medir o fluxo de massa de CO2 em temperatura ultrabaixa
↗ 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 vazão de CO2 criogênico

Os medidores de vazão Coriolis são altamente eficazes para medir CO2 criogênico, especialmente em aplicações que exigem medição precisa de vazão mássica em temperaturas extremamente baixas. Esses medidores utilizam o efeito Coriolis, onde a vazão mássica do fluido é determinada medindo a força Coriolis induzida conforme o CO2 flui através de tubos vibratórios. A principal vantagem de usar medidores de vazão Coriolis para CO2 criogênico está em sua capacidade de medição de massa direta, que permanece altamente precisa mesmo em temperaturas ultrabaixas. Além disso, eles fornecem excelente repetibilidade e confiabilidade sem a necessidade de endireitadores de vazão ou compensação de temperatura. Isso os torna ideais para aplicações como armazenamento criogênico, transporte e dosagem precisa em processos industriais onde manter o CO2 em seu estado supercrítico ou líquido é crucial.

Medidor de fluxo de massa de micro CO2

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

Os medidores de microfluxo de gás térmico são projetados para medir taxas de fluxo extremamente baixas com alta precisão. O fluxo mínimo que podemos detectar é tão baixo quanto 2 ml/min, mas ainda pode manter alta precisão de ± 1% FS. Eles operam detectando mudanças na temperatura conforme o CO2 passa por um sensor aquecido. As vantagens incluem alta sensibilidade a baixas taxas de fluxo, sem peças 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 de laboratório, dispositivos médicos e monitoramento ambiental.

Os medidores de microfluxo Coriolis , por outro lado, medem diretamente o fluxo de massa detectando a força Coriolis gerada conforme o CO2 flui através de tubos vibratórios. Esses medidores fornecem medições de fluxo de massa altamente precisas e confiáveis, independentemente de variações de pressão e temperatura. Eles são particularmente adequados para aplicações onde a precisão é crítica, como na fabricação de produtos farmacêuticos, processamento químico e 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.