Co jsou snímače průtoku tekutin?

Senzory průtoku kapaliny, někdy také označované jako měřiče hmotnostního průtoku, jsou zařízení určená k měření průtoku kapaliny, která prochází předem určeným bodem v potrubí nebo jiném přenosovém médiu. Senzory průtoku přicházejí s mnoha různými schopnostmi v závislosti na aplikaci. Některé jsou schopny měřit extrémně malé průtoky 40 mikrolitrů za minutu nebo o velikosti jedné kapky vody.

Existují desítky různých metod používaných pro fungování snímačů průtoku kapaliny v průtokoměrech. Měřiče průtoku diferenciálního tlaku umístí překážku do potrubí a pokles tlaku, který vytváří, když proudí kapalina kolem, se aplikuje na Bernoulliho rovnici pro zachování energie v dynamice tekutin pro výpočet průtoku. Senzor toku vody clony také používá překážku v potrubí a porovnává tlak při zvyšování rychlosti proudění kapaliny s jejím tlakem po proudu, kde je tekutina zúžena deskou. Senzory průtoku kapalin na cloně jsou levnější než měřiče diferenčního tlaku a lze je použít k měření široké škály typů průtoku tekutin.

Senzory průtoku kapaliny Venturiho trubice se používají tam, kde jsou tlakové ztráty nižší a obtížnější měřit senzory clonových desek. Fungují skutečným snížením průměru potrubí a na základě toho vypočítávají diferenciální průtok. Proudové trysky jsou další konstrukcí související se Venturiho trubicovými senzory, které se běžně používají k měření proudu plynu nebo jiného vzduchu v potrubí.

Rotametry a průtokoměry fungují přímým měřením průchodu tekutiny v jedné nebo druhé formě. S rotametrem vznáší plovák v trubici na základě tlaku směrem vzhůru a vztlaku proti tahu gravitace směrem dolů a výška plováku se používá pro výpočet průtoku. Průtokoměr rychlosti měří rychlost toku tekutiny v několika bodech v potrubí a vypočítává celkový průměr.

Existuje několik dalších běžných typů snímačů průtoku kapaliny. Kalorimetrické průtokoměry používají dva těsně umístěné teplotní senzory, které jsou ve styku s tekutinou, ale jsou vzájemně izolovány. Jeden senzor je zahříván a pokles teploty na druhém senzoru může být použit pro stanovení rychlosti proudění kapaliny.

Mechanické snímače průtoku kapaliny, jako jsou průtokoměry turbín a vířivé průtokoměry, jsou také běžné. Turbíny měří průtok na základě rotujících lopatek na jednotce a vířivé modely vytvářejí nízký tlak v proudu ve srovnání s běžným průtokem kapaliny. Pozitivní průtokoměry také používají rotující lopatky, jako jsou turbíny, ale přesně namontované rotory jsou místo toho nainstalovány ve více bodech a objem kapaliny, který prochází mezi nimi během určitých časových intervalů, se zaznamenává počítáním otáček lopatek.

Existují také sofistikované snímače průtoku kapaliny, které nevyžadují přímé měření kapaliny vůbec. Některé z nich zahrnují elektromagnetické průtokoměry, které měří elektromagnetický indukční efekt. Jak se kapalinový vodič jako voda pohybuje potrubím, magnetické cívky na vnější straně vytvářejí napětí, které je přímo úměrné průtoku kapaliny. Ultrazvukové a dopplerovské průtokoměry také vypočítávají průtok nepřímo měřením změn zvukových frekvencí, které jsou ovlivněny jak rychlostí, tak směrem proudění tekutiny.