Brooks Instrument Blog

In dieser Reihe, wir haben eine Diskussion Gasflusskontrolle Herausforderung, dass die Nutzer, wenn Gegendruck Veränderungen konfrontiert. Im erster Beitrag, diskutierten wir mehrere Gas Flow Control Anwendungen, bei denen dies ist ein Anliegen. Im zweiten Pfosten, Ich beschrieb eine Flow-Effekt genannt Durchflussbegrenzung, die auftritt, wenn ein Gasstrom durch eine Öffnung erreicht die Geschwindigkeit des Schalls.

Wir wissen bereits, dass, wenn Gas wird durch eine Öffnung fließt an der Geschwindigkeit des Schalls, Es ist schneller als das Gas an der Auslassseite zeigen Bewegen. Wir können das Gas durch die Öffnung strömenden bei dieser Geschwindigkeit durch Einstellen des Verhältnisses der Einlass zum Auslass Druck zu erhalten. Das minimale Verhältnis dieser Belastungen, die zu Durchflussbegrenzung aus der isentrope Expansion des Gases Faktor berechnet werden. Dieses Verhältnis ist 1.8 zu 2.2 für viele gängige Gase.

Dies bedeutet, dass wenn Gasflusskontrolle in etwas mit einer wechselnden Druck benötigt wird, Wir können die stromabwärtigen Druckänderungen für die meisten Gase unter Verwendung eines Vordruckes, die wenigstens ignorieren 2.2 Zeiten der höchste Druck hinter dem Ventil. Dieses Verhältnis sollte immer anhand Absolutdrücken werden. Also, wenn ein gewünschter Massenstrom muss aufrechterhalten werden, wenn Ausgangsdruck reicht von werden 25 zu 75 PSIA, der Fluss bleibt konstant, wenn der Vordruck auf der Öffnung an eingestellt ist 165 PSIA oder höher.

Jetzt, wo wir können, um eine Durchflussbegrenzung Massenstrom in einer sich verändernden Gegendruck beizubehalten, Was passiert, wenn wir den Durchfluss erhöhen müssen? Hier sind zwei Optionen:

• Steigern Eingangsdruck: Eine höhere Eingangsdruck erhöht die Dichte des Gases, wodurch sich das Massendurchsatz durch eine Öffnung. Dies kann durch Zugabe eines erreicht werden Regler vor einer Öffnung, oder mit einem Druckregler wenn Automatisierungs-oder Premium-Genauigkeit ist wünschenswert. Dies ist nicht die bevorzugte Lösung für viele unserer Kunden aus drei Gründen: (1) der Kauf von sowohl einer Öffnung und ein anderes Instrument, das den Druck zu ändern kann erforderlich; (2) es gibt keine direkte Rückmeldung des Durchsatzes an den Benutzer; und (3) Durchflussbegrenzung kann nicht mit einigen Öffnung Designs auftreten.

• Erhöhen Sie die Nennweite: Dies ist der Ansatz, dass die Nutzer von Mass Flow Controllern nehmen. Das Steuerventil in einem Massendurchflussregler hat zahlreiche Positionen zwischen vollständig offenen und vollständig geschlossenen. Das Ventil Position ändert, um jede gewünschte Durchflussrate zu erreichen, die im wesentlichen ändert die Größe der Öffnung in dem Ventil. Dies ist die bevorzugte Methode für viele unserer Kunden, weil es ein einziges Instrument zu installieren ist, es ist automatisiert, und es bietet Echtzeit-Feedback des Durchsatzes vorgesehen, um den Prozess.

Aber was, wenn die maximale Downstream Druck höher ist als 75 PSIA? Unsere Kunden bei höheren Drücken gearbeitet haben Erfolg mit dem marktführenden SLA-Serie Mass Flow Controller.Das SLA kann bei Drücken bis zu betreiben 4,500 PSIG. Es ist auch geeignet für den Betrieb im Innenbereich, im Freien oder in explosionsgefährdeten Bereichen, und es bietet zahlreiche Möglichkeiten elektrischer Verbindung, um die Bedürfnisse einer Vielzahl von Anwendungen zu erfüllen Flusssteuerung.

Wenn Sie möchten, um eine Anwendung wie diese im Detail zu besprechen, Gerne können Sie einige Anwendung eingeben und Kontakt-Informationen in Diese Seite von Ihrem lokalen Brooks Produkt-Experte kontaktiert werden. Fühlen Sie sich frei, um meine Kollegen und ich ein Gespräch geben, wenn wir auch helfen können. Wir erreichen Sie unter 215-362-3500, ext 3000.

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In meinem letzten Beitrag, diskutierten wir mehrere Anträge für Mass Flow Controller, wo eine genaue Ablaufsteuerung benötigt wird trotz Gegendruck Änderungen. Ich führte eine Flow-Effekt genannt Durchflussbegrenzung, , die viele unserer Kunden nutzen in diesen Anwendungen zu nachgelagerten Druckänderungen ignorieren. Dies wird auch als Sonic Flow oder kritische Strömung bezeichnet.

Zu meinem Flow-versierte Leser: Sie werden bemerken, dass ich diskutieren Durchflussbegrenzung begrifflich statt demonstrieren komplexe Formeln und Berechnungen. Erschrecken Sie nicht! Fühlen Sie sich frei, um zusätzliche Gedanken haben Sie zu diesem Thema posten in den Kommentaren unten.

Die Skizze rechts zeigt Gasfluss durch eine typische Öffnung. Die grün schraffierten Flächen sind Hochdruck-, geringer Geschwindigkeit fließen Bereichen, und der blaue Bereich ist ein Niederdruck, Strömung mit hoher Geschwindigkeit Bereich. Einlassgasfluss beschleunigt, wie es durch die Öffnung passieren komprimiert, dann wieder erweitert und verlangsamt sich wieder auf der Auslassseite. Der Durchfluss durch die Öffnung wird hauptsächlich durch die Ein-und Ausgangsdruck eingestellt, sowie der Durchmesser der Blendenöffnung. Gas-Temperatur spielt auch eine Rolle.

Ein Gas erweitert in einem Raum wie seine Moleküle mit allem was da vorhanden ist, kollidieren. (Rohrwandungen, andere Gasmoleküle, usw.) Jedes Gas dehnt sich nach seinem eigenen Tempo, und Druck Steigerungen in einem Gas sind das Ergebnis möglichst viel Gasmoleküle in die gleiche Menge an Speicherplatz. Wendet man diese Faktoren, um die Öffnung fließen abgebildeten, Gas-Expansionsmaschine bewirkt, daß einige der Moleküle, die im grünen Bereich erweitert werden auf der Auslassseite mit kollidieren und lenken die “schnell” Moleküle in den blauen Bereich. Steigt der Druck im grünen Bereich auf der Auslassseite, es ist, weil es mehr Gasmoleküle in der selben Menge des Raumes sind.

Mehr Moleküle im grünen Bereich Steckdose bedeuten, dass mehr Moleküle die ablenken “fast” Moleküle in den blauen Bereich. Dies reduziert Strömungsgeschwindigkeit in den blauen Bereich, das ist, was verringert die Fließmenge, die durch eine Öffnung an höhere Gegendrücke. Sinkt der Druck in der grünen Auslaufbereich, es bedeutet, dass weniger Moleküle in diesem Raum sind, was zu weniger Ausleschnellgen “fast” Blau-Moleküle. Dies bewirkt eine höhere Geschwindigkeit in den blauen Bereich, und somit eine höhere Fließgeschwindigkeit, wenn der Gegendruck sinkt.

Durchflussbegrenzung tritt auf, wenn die Strömungsgeschwindigkeit in den blauen Bereich erreicht die Schallgeschwindigkeit. Bei dieser Geschwindigkeit, die Moleküle in den blauen Bereich werden im Wesentlichen Reisen schneller als die Moleküle in der grünen Auslaufbereich erweitert werden. Also Ablenkung zwischen den Molekülen an der blauen / grünen Grenze nicht reduziert Geschwindigkeit in den blauen Bereich. Mit einem festen Eingangsdruck, der Ausgangsdruck kann über einen weiten Bereich ohne Veränderung der Massendurchsatz ändern, solange die Bedingungen zu erhalten Durchflussbegrenzung in Kraft bleiben.

Wie können wir erreichen, die notwendigen Voraussetzungen für Durchflussbegrenzung pflegen? Wir werden, dass in unserer Deckung letzte Beitrag in dieser Serie.

Wo haben die Namen Durchflussbegrenzung, Sonic Flow, und / oder kritische Strömung kommen? Bitte posten, wo Sie einen dieser Namen stammten aus in den Kommentaren denken. Das erste Plakat, das korrekt nennt den Grund für jeden der Namen wird gewinnen ein 4 GB Stick in der Form eines Massendurchflussregler.

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In Gasfluss-Control-Anwendungen, Einlaß und Auslaßdrücke kritische Faktoren sind bei der Konfiguration einen Durchflussregler, um sicherzustellen, dass die gewünschten Flussraten gehalten werden kann. Erhöhen Sie den Druck hinter dem Ventil nach einer Öffnung, und die Menge des Flusses wird in der Regel verringert. In dieser Serie werden wir reden über eine Methode können Sie verwenden, um ein Mass Flow Controller, der Druck hinter dem Ventil Änderungen ignoriert, um zuverlässige Massenflussregelung in einen Druckbereich festlegen bieten.

Repetitive Zunahmen und Abnahmen zu einem Gasstrom Controllers nachgeschalteten Druck sind in vielen unserer Kunden Anwendungen gemeinsam. Wie verbreitet? Hier sind ein paar Beispiele:

Biotechnologie: Massendurchflußmeßgerät steuert Gasstrom in einem Bioreaktor, um eine gewünschte biochemische Reaktion zu fördern. Es gibt eine breite Palette von Reaktionen oder Ereignisse in Bioreaktoren wie: Förderung von Gewebewachstum, Unterstützung von Organismen zu wünschen Chemikalien oder Medikamente zu produzieren,, Entwicklung von Enzymen zum Abbau von gefährlichen Verbindungen, und viele andere. Tight-Gas-Flow Control von Sauerstoff benötigt wird, um Organismen, die Sauerstoff verbrauchen in einem Bioreaktor gedeihen. Viele dieser Prozesse erstellen, andere Gase, (Sauerstoff zu Kohlendioxid, zum Beispiel) und unterschiedliche Losgrößen oder Rezepte erfordern unterschiedliche Gasströme. Diese Faktoren ändern Behälterdruck, ohne dass die Notwendigkeit präziser Gasflusskontrolle.

Lebensmittel Belüftung: Ein Massendurchflussregler injiziert Gas in einem Nahrungsmittel. (Stickstoff wird häufig verwendet,) Als Lebensmittel wie Butter, Brotteig, Schokoriegel, Eis, und sogar Oreo Cookie Stuffing verarbeitet werden, Es ist durchaus üblich für ein Gas in das Lebensmittel injiziert werden ein Ziel Konsistenz oder Textur zu erhalten, um. Verschiedene Lebensmittel und Losgrößen ändern Sie den Druck erforderlich, um Gas in das Lebensmittel injizieren. Ungenaue Gasfluss erhöht die Menge an Nahrung für schlechte Qualität abgelehnt.

Selective Catalytic Reduction: Ein Mass Flow Controller spritzt Gasstrom in einen Abgasstrom zu brechen gezielt gefährliche Gase oder Verbindungen für die Luftqualität Zwecke. Zum Beispiel, Ammoniak-Dampf wird allgemein Zusammenbruch Stickoxiden verwendet. Den Abgasstrom Druckänderungen, wie die Ausrüstung Lastwechseln, und das Mass Flow Controller muss eng Massenflussregelung bieten zu brechen genug der Verbindungen. Ungenaue Injektionsgas Steuerung reduziert die Luftqualität.

Schiff Treibstoff Forschung: Massendurchflußmeßgerät Steuerung die Gas, das ein Gefäß zu initiieren und zu steuern eine Reaktion füllt. Wasserstoff wird oft als Brennstoff Forschung eingesetzt. Es wird ein Katalysator angeordnet oder allmählich zugeführt, in ein Reaktionsgefäß zusammen mit dem Gas(ist). Die Mass Flow Controller muss präzise Massenflussregelung in das Gefäß zu halten, um die gewünschte Reaktionsgeschwindigkeit zur gleichen Zeit, dass der Druck hinter dem Ventil steigt als das Schiff Druck steigt pflegen. Ungenaue Steuerung verhindert, dass Gas die gewünschte Reaktion(s) das Auftreten von.

Es gibt definitiv andere Flow Controller-Anwendungen mit variablem Gegendruck, die nicht in dieser Liste enthalten waren, damit es eine überschaubare Größe. Bitte postet alle du gerne in den Kommentaren mitteilen möchten - wir würden gerne mehr über Ihre Anwendungen hören.

Viele unserer Kunden, die einen Gasfluss-Controller für eine Anwendung mit Nachdruck Änderungen müssen die Vorteile einer Flow-Effekt genannt Durchflussbegrenzung, dass der Fluss-Controller, um den Gegendruck zu ignorieren Änderungen erlaubt. Wir werden mehr über dieses Gas Flow-Effekt in das Gespräch nächster Beitrag.

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