Správné pochopení Hmotnostní průtok Vs průtoková rychlost je nezbytná k rozhodnutí, který průtokový přístroj je pro konkrétní aplikaci vhodný.
Hmotnostní průtoková rychlost může být definována jako hmotnost tekutiny, může to být kapalina nebo plyn, protékající plochou průřezu během časového období. Podobně lze průtokovou rychlost definovat jako objem tekutiny, kterou může být kapalina nebo plyn, protékající danou plochou průřezu za jednotku času.
Proč Hmotnostní tok a měření objemového průtoku jsou důležitá fakta ve zpracovatelském průmyslu?
Přesné měření tekutiny proudící potrubím, ať už to může být plyn nebo kapalina, je kritickým parametrem v mnoha průmyslových odvětvích.
- Rozhodnutí o správné tekutině v přesném množství a ve správný čas je nezbytné pro provedení operace.
- Přesné měření průtoku ovlivňuje kvalitu produktu, zdraví a bezpečnost.
- V důsledku špatného měření průtoku během operace může dojít k devastující situaci.
- Pomáhá také při dohledu nad aktivy tím, že reguluje pohyb tekutiny nebo udržuje vyvážené množství v nádrži.
- Příjmy odvětví závisí na správném měření hmotnosti a objemový průtok hodnotit.
Co je to hmotnostní průtok?
Hmotnost je množství hmoty přítomné v látce a často vyjádřené v hmotnosti, tj. gm, kg, libry, tuny atd.
Hmotnostní průtok je číslo Molekuly tekutiny projdou průřezem potrubí během určitého časového období. Označuje se tím ṁ (m tečka).
ṁ=hmotnost/čas=m/t
Běžně používané jednotky hmotnostního průtoku jsou kilogram/sekunda nebo libry/hodinu.
Hmotnostní tok lze vyjádřit následujícím vzorcem:
Hmotnost = hustota x objem = hustota x plocha x rychlost
ṁ = ρ A v
Kde
ṁ = hmotnostní průtok v kg/s
ρ = hustota v kg/m3
A = plocha/část potrubí nebo kanálu v m2
v = rychlost v m/s
Co je objemový průtok?
Objemový průtok Rychlost nebo rychlost tekutiny udává průtok určitého objemu jakékoli tekutiny průřezem za jednotku času a označuje se Q nebo V.
Objem Průtok, také známý jako skutečný průtok, udává objem tekutiny protékající potrubím nebo trubkou za jednotku času. Různé jednotky průtoku jsou kubické metry za sekundu, kubické centimetry za minutu, litry za minutu atd.
Uvažujeme-li kuchyňskou baterii, množství vody (v litrech nebo metrech krychlových) proteče baterií za určitý časový úsek (v sekundách nebo minutách), pak toto množství vody lze považovat za objemový průtok. Tento termín je vždy použitelný pro plyny a kapaliny.
Objemový průtok lze vyjádřit následujícím vzorcem:
Q=V/t
Kde
Q= Objemový průtok m3/s nebo L/s.
V=Objem kapaliny v litrech nebo metrech krychlových
=Průměrná rychlost proudění (průměrná hodnota je uvažována, protože při každé dílčí rychlosti tekutiny není stejná)m/s
A = plocha průřezu, kterou zabírá pohybující se tekutina m2
= Plocha průřezu x Průměrná rychlost
Hmotnostní průtok vs průtok
Pojem Hmotnostní průtok vs průtok je důležitým parametrem pro zajištění bezpečného, hladkého a nákladově efektivního běhu procesů řízení tekutin.
Rozdíl mezi mší Průtok a objem průtok
| Hmotnostní průtok | Objemový průtok |
| Skutečná hmotnost tekutiny, která projde měřicím přístrojem za jednotku času | Objem tekutiny, který projde měřicím přístrojem za jednotku času. |
| Upřednostňuje se v případě vysoké přesnosti s vysokým jmenovitým tlakem | Obecně se upřednostňuje, když není nutná vysoká přesnost. |
| Neexistuje žádná změna hmotnostní průtok s měnícím se tlakem a teplotou. | Změny v Průtok nastává s tlakem a teplota se změní. |
| Vzorec pro hmotnostní průtok, ṁ = hustota x plocha průřezu x rychlost | Vzorec pro objemový průtok, Q = plocha průřezu x prům. rychlost |
| Hmotnostní průtok se měří v kilogramech za sekundu | Objemový průtok se měří v litrech za sekundu nebo v metrech krychlových za sekundu. |
Vztah mezi hmotnostním průtokem a objemovým průtokem
Víme, že,
m = ρ.V Rov
Kde m=hmotnost
ρ=hustota
V = objem
Pokud obě strany rovnice Eq(1) vynásobíme časem t, dostaneme
m/t = ρ.V/t
ṁ = ρ.Q Rov.2
Kde ṁ = hmotnostní průtok
Q= Objemový průtok
ale Q= Objemový průtok= Plocha průřezu (A) x Průměrná rychlost
Z rovnice (2)
Rovnice 3
Porovnání hmotnostního průtoku vs. měření průtoku
Náklady mezi měřením hmotnostního průtoku a měřením objemového průtoku jsou poměrně značné.
Mezi zařízeními pro měření hmotnostního průtoku a objemového průtoku je velký rozdíl z hlediska nákladů, obecně jsou hmotnostní průtokoměry nákladné ve srovnání s průtokoměry objemovými.
S objemovými průtokoměry jsou však spojeny dodatečné výdaje, protože pro získání správné hodnoty musíme zakoupit a nainstalovat některá zařízení na měření teploty a tlaku.
Výhoda spojená s měřením hmotnostního průtoku je, když se měří hmotnostní průtok tekutiny, hmotnost nebo hmotnost tekutiny nekolísá se změnou tlaku a teploty.
Z přístrojů na měření průtoku získáváme spolehlivější a přesnější data ve srovnání s přístroji na měření průtoku.
V závislosti na požadavku (např. chceme změřit sadu objemu nebo počtu molekul) aplikace se rozhodneme použít hmotnostní průtok nebo objemový průtok tekutiny.
Hmota průtok zůstává konstantní bez ohledu na změnu tlaku a teploty. Někdy se upřednostňují přístroje s hmotnostním průtokem před přístroji s objemovým průtokem kvůli schopnosti přesně měřit a řídit pohyb molekul plynu během procesu dovnitř a ven.
Příklady aplikací s hmotnostním tokem jsou
Aplikace pro míchání plynů, aplikace pro přenos, výroba optických vláken, hmotnostní tok se používá k regulaci hladin kyslíku a CO2 v bioreaktorech, zařízení pro hmotnostní tok se používají v aplikaci řízení hořáku atd.
Příklady měření objemového průtoku jsou
Pro monitorování okolního vzduchu a pro udržování průmyslové hygieny jsou dvě aplikace, které využívají objemový průtok. Hlavním cílem každé aplikace je vypočítat počet částic vzduchu v určitém objemu vzduchu za určitých okolních podmínek.
Zařízení pro hmotnostní průtok a zařízení s objemovým průtokem
Princip použitý k měření průtoku závisí také na službě měřené kapaliny.
Principy měření průtoku, ať už na základě hmotnosti nebo objemu, se velmi liší, stejně jako úroveň jejich přesnosti a cena měřicího zařízení.
Většina průtokových zařízení měří průtok pomocí principu Bernoulliho věty, která vypočítává rychlost tekutiny měřením tlaková ztráta mezi dvěma po sobě jdoucími body v dráze toku.
Průtokoměry s diferenčním tlakem (typ DP) jsou nejrozšířenějšími zařízeními pro měření průtoku používaných v průmyslu, kde se kapalině nechává procházet průtokovou clonou a pro výpočet průtoku se měří diferenční tlak v cloně.
Na podobném principu pracují také Venturiho průtokoměry a průtokoměry s pitotovou trubicí.
Jediným zařízením, které měří průtok měřením jeho objemu, je pozitivní posunutí nebo PD metr. Toto zařízení má poměrně dobrou úroveň přesnosti a je široce používáno v aplikacích pro přepravu ropy a zemního plynu.
Následující zařízení měří objemový průtok:
- Objemové měřiče
- Turbínové průtokoměry
- Otvorové desky
- Venturis
- Vortexové měřiče
- Pitotovy trubice
- Rotometry
Ve srovnání s objemovým průtokem je množství dostupných technologií pro přímé měření hmotnostního toku je omezená. Nejběžnějším z nich je Coriolisův měřič, který měří vibrace tekutiny při průchodu trubicí.
Tepelný hmotnostní průtokoměr pracuje na principu měření rychlosti tepelného toku proudící kapalinou.
Ultrazvukové průtokoměry pracují na principu měření rychlosti zvukových vln v tekutině pro měření rychlosti tekutiny.
Následující zařízení měří hmotnostní průtok:
- Coriolisovy průtokoměry
- Měřiče tepelného hmotnostního průtoku
- Ultrazvukové měřiče (nepřímý hmotnostní průtok)
Jsem Sangeeta Das. Absolvoval jsem magisterské studium ve strojírenství se specializací na spalovací motory a automobily. Mám asi deset let zkušeností z průmyslu a akademické sféry. Mezi mé oblasti zájmu patří spalovací motory, aerodynamika a mechanika tekutin. Můžete mě kontaktovat na