Was sind Flüssigkeitsdurchflusssensoren?
Flüssigkeitsdurchflusssensoren, manchmal auch als Massendurchflussmesser bezeichnet, sind Geräte, die zur Messung der Durchflussrate einer Flüssigkeit ausgelegt sind, die einen vorbestimmten Punkt in einem Rohr oder einem anderen Übertragungsmedium passiert. Durchflusssensoren bieten je nach Anwendung viele verschiedene Funktionen. Einige sind in der Lage, extrem kleine Durchflussraten von 40 Mikrolitern pro Minute oder etwa die Größe eines Regentropfens Wasser zu messen.
Es gibt Dutzende verschiedener Methoden, um die Funktionsweise von Flüssigkeitsdurchflusssensoren in Durchflussmessern zu bestimmen. Differenzdruck-Durchflussmesser platzieren ein Hindernis in einem Rohr, und der Druckabfall, der beim Umströmen von Flüssigkeit entsteht, wird auf die Bernoulli-Gleichung zur Energieeinsparung in der Fluiddynamik angewendet, um die Durchflussrate zu berechnen. Ein Messblende-Wasserdurchflusssensor verwendet auch eine Verstopfungsplatte im Rohr und vergleicht den Hochgeschwindigkeitsdruck der Flüssigkeitsströmung mit dem stromabwärtigen Druck, bei dem die Flüssigkeit durch die Platte verengt wird. Messblenden-Flüssigkeitsdurchflusssensoren sind billiger als Differenzdruckmessgeräte und können zur Messung einer Vielzahl von Arten von Flüssigkeitsdurchfluss verwendet werden.
Venturi-Rohr-Durchflusssensoren werden dort eingesetzt, wo der Druckabfall geringer und die Messung von Messblenden-Sensoren schwieriger ist. Sie arbeiten mit einer tatsächlichen Reduzierung des Rohrdurchmessers und berechnen darauf basierend den Differenzialfluss. Strömungsdüsen sind ein weiteres Design im Zusammenhang mit Venturi-Rohrsensoren, die häufiger zum Messen des Gas- oder anderen Luftstroms in einem Rohr verwendet werden.
Rotameter- und Geschwindigkeitsdurchflussmesser messen direkt den Flüssigkeitsdurchgang in der einen oder anderen Form. Bei einem Rotameter steigt ein Schwimmer im Rohr auf der Grundlage des Aufwärtsdrucks und des Auftriebs gegenüber dem Abwärtszug der Schwerkraft an, und die Höhe des Schwimmers wird zur Berechnung der Durchflussrate verwendet. Ein Geschwindigkeitsdurchflussmesser misst die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms an mehreren Stellen im Rohr und berechnet einen Gesamtdurchschnitt.
Es gibt mehrere andere gebräuchliche Arten von Flüssigkeitsdurchflusssensoren. Kalorimetrische Durchflussmesser verwenden zwei eng beieinander liegende Temperatursensoren, die mit der Flüssigkeit in Kontakt stehen, jedoch voneinander isoliert sind. Ein Sensor wird erwärmt, und der Temperaturabfall am anderen Sensor kann verwendet werden, um zu bestimmen, wie schnell die Flüssigkeit fließt.
Mechanische Flüssigkeitsdurchflusssensoren wie Turbinendurchflussmesser und Wirbeldurchflussmesser sind ebenfalls üblich. Turbinen messen die Strömung auf der Grundlage von rotierenden Leitschaufeln am Gerät, und Wirbelmodelle erzeugen Niederdruckwirbel im Strom, die mit der regulären Flüssigkeitsdurchflussrate verglichen werden. Durchflussmesser mit positiver Verdrängung verwenden ebenfalls rotierende Schaufeln wie Turbinen, aber die präzisionsmontierten Rotoren sind stattdessen an mehreren Punkten installiert, und das Flüssigkeitsvolumen, das während bestimmter Zeitintervalle zwischen ihnen fließt, wird durch Zählen der Umdrehungen der Schaufeln aufgezeichnet.
Es gibt auch hochentwickelte Flüssigkeitsdurchflusssensoren, die überhaupt keine direkte Messung der Flüssigkeit erfordern. Einige davon sind elektromagnetische Durchflussmesser, die den elektromagnetischen Induktionseffekt messen. Während sich ein Flüssigkeitsleiter wie Wasser durch ein Rohr bewegt, erzeugen Magnetspulen an der Außenseite eine Spannung, die direkt proportional zur Durchflussrate der Flüssigkeit ist. Ultraschall- und Doppler-Durchflussmesser berechnen die Durchflussrate auch indirekt, indem sie Änderungen der Schallfrequenzen messen, die sowohl von der Geschwindigkeit als auch von der Richtung des Flüssigkeitsstroms beeinflusst werden.