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Dans cette série, nous avons discuté un défi de contrôle de débit de gaz que les utilisateurs face à des changements de contre-pression lorsque. Dans le premier post, nous avons discuté de plusieurs applications de débit de gaz de contrôle lorsque cela est une préoccupation. Dans le deuxième poste, J'ai décrit un effet de flux appelé écoulement étranglé, qui se produit lorsque le débit de gaz à travers un orifice atteint la vitesse du son.

Nous savons déjà que lorsque le gaz s'écoule à travers un orifice à la vitesse du son, il se déplace plus vite que le gaz peut élargir sur le côté de sortie. Nous pouvons obtenir le gaz s'écoulant à travers l'orifice à cette vitesse en ajustant le rapport de l'entrée à la pression de sortie. Le ratio minimum de ces pressions que les résultats dans un écoulement étranglé peut être calculée à partir du facteur d'expansion isentropique du gaz. Ce ratio est 1.8 à 2.2 pour de nombreux gaz courants.

Cela signifie que lorsque le contrôle de flux de gaz est nécessaire en quelque chose avec un changement de pression, on peut ne pas tenir compte des changements de pression en aval avec la plupart des gaz en utilisant une pression en amont qui est au moins 2.2 fois la plus haute pression aval. Ce ratio doit toujours être calculée en utilisant des pressions absolues. Donc, si un taux de masse désirée de débit doit être maintenue lorsque la pression aval varie de 25 à 75 AIPS, l'écoulement reste constante si la pression à l'orifice d'entrée est fixé à 165 AIPS ou plus.

Maintenant que nous pouvons utiliser les flux de étranglée à maintenir un débit de masse dans une contre-pression changer, ce qui se passe si nous avons besoin d'augmenter le débit? Voici deux options:

• Augmenter la pression d'entrée: Un pression supérieure d'entrée augmente la densité du gaz, ce qui augmente le débit massique traversant un orifice. Ceci peut être réalisé en ajoutant un régulateur amont d'un orifice, ou avec un Régulateur de pression si la précision d'automatisation ou de la prime est souhaitable. Ce n'est pas l'approche privilégiée pour beaucoup de nos clients pour trois raisons: (1) l'achat d'un orifice à la fois et un autre instrument qui peut changer la pression est nécessaire; (2) il n'y a pas une rétroaction directe du débit de l'utilisateur; et (3) écoulement étranglé ne peut pas se produire avec certains modèles d'orifice.

• Augmenter la taille d'orifice: C'est l'approche que les utilisateurs de régulateurs de débit massique prendre. La soupape de commande dans un régulateur de débit massique a de nombreux postes entre entièrement ouverte et complètement fermée. La position de la vanne change pour atteindre chacun débit désiré, qui change sensiblement la taille de l'orifice de la soupape. Telle est l'approche préférée pour beaucoup de nos clients, car elle est un instrument unique pour installer, il est automatisé, et il fournit en temps réel les informations de débit fourni au processus.

Mais que faire si la pression maximale en aval est plus élevé que 75 AIPS? Nos clients opérant à des pressions plus élevées sont un succès avec le leader sur le marché Série SLA contrôleur de débit massique.La SLA peut fonctionner à des pressions allant jusqu'à 4,500 PSIG. Il est également capable de l'intérieur d'exploitation, à l'extérieur ou dans des zones dangereuses, et il fournit de nombreuses options de communication électriques pour répondre aux besoins d'un large éventail d'applications de contrôle de flux.

Si vous souhaitez discuter d'une application comme cela plus en détail, vous êtes les bienvenus pour entrer une application et les coordonnées dans cette page être contacté par votre expert produit local Brooks. N'hésitez pas à donner à mes collègues et moi-même un appel, si nous pouvons vous aider aussi bien. Vous pouvez nous joindre au 215-362-3500, poste 3000.

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Dans mon dernier message, nous avons discuté de plusieurs applications pour les contrôleurs de débit massique, où contrôle précis du débit est nécessaire en dépit des changements de contre-pression. J'ai introduit un effet de flux appelé écoulement étranglé, dont beaucoup de nos clients utilisent ces applications pour ignorer les changements de pression en aval. Ceci est aussi appelé un écoulement sonique ou l'écoulement critique.

Pour mes lecteurs qui connaissent débit: Vous remarquerez que je discute un écoulement étranglé en termes conceptuels plutôt que de démontrer les formules et de calculs complexes. Ne vous inquiétez pas! N'hésitez pas à poster des idées supplémentaires que vous avez sur ce sujet dans les commentaires ci-dessous.

Le croquis à droite montre le flux de gaz à travers un orifice typique. Les espaces verts ombragés sont à haute pression, les zones à faible vitesse d'écoulement, et la zone bleue est une basse pression, grande section d'écoulement de vitesse. Écoulement de gaz d'entrée accélère que le comprime à passer à travers l'orifice, puis re-dilate et ralentit vers le bas sur le côté de sortie. Le débit à travers l'orifice est principalement fixé par les pressions d'entrée et de sortie, ainsi que le diamètre de l'ouverture de l'orifice. Température des gaz joue également un rôle.

Un gaz élargit dans un espace que ses molécules entrent en collision avec tout ce que est présent. (parois des tuyaux, d'autres molécules de gaz, etc) Chaque gaz se dilate à son propre rythme, et pression augmente dans un gaz sont le résultat de comprimer les molécules de gaz supplémentaires dans le même espace. L'application de ces facteurs à l'écoulement orifice photo, l'expansion des gaz provoque quelques-unes des molécules qui sont en expansion dans la zone verte sur le côté de la sortie d'entrer en collision avec et dévier le “rapide” molécules dans la zone bleue. Si la pression monte dans la zone verte sur le côté de la sortie, c'est parce qu'il ya plus de molécules de gaz présentes dans la même quantité d'espace.

Plus les molécules dans la zone de sortie verte signifie que davantage de molécules de dévier le “fast” molécules dans la zone bleue. Cela réduit la vitesse d'écoulement dans la zone bleue, qui est ce qui réduit le débit passant à travers un orifice à haute contre-pressions. Si la pression baisse dans la zone de sortie vert, cela signifie que moins de molécules sont présentes dans cet espace, qui se trarapide par moins de détournements de “fast” molécules bleues. Cela provoque une vitesse plus élevée dans la zone bleue, et donc un débit plus élevé lorsque la contre-pression tombe.

Écoulement étranglé se produit lorsque la vitesse d'écoulement dans la zone bleue atteint la vitesse du son. À cette vitesse, les molécules dans la zone bleue sont essentiellement voyagent plus vite que les molécules dans la zone de sortie verte sont en expansion. Donc, de déviation entre les molécules à la frontière bleu / vert ne réduit pas la vitesse dans la zone bleue. Avec une pression d'entrée fixe, la pression de sortie peut changer dans une large plage sans changer le débit massique tant que les conditions pour maintenir un écoulement étranglé rester en place.

Alors, comment pouvons-nous atteindre les conditions nécessaires pour maintenir un écoulement étranglé? Nous verrons cela dans notre dernier poste dans cette série.

Où sont passés les noms étouffé débit, un écoulement sonique, et / ou l'écoulement critique proviennent de? S'il vous plaît envoyer où vous pensez que l'un de ces noms proviennent dans les commentaires. La première affiche qui répertorie correctement la raison pour laquelle chacun des noms gagner un 4 Commande de saut GB dans la forme d'un régulateur de débit massique.

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Dans les applications de gaz de contrôle de flux, pressions d'entrée et de sortie sont des facteurs critiques lorsque la configuration d'un régulateur de débit pour garantir que les débits souhaités peuvent être maintenues. Augmenter la pression aval à la suite d'un orifice, et le montant de l'écoulement est généralement réduite. Dans cette série, nous allons parler d'une méthode, vous pouvez utiliser pour spécifier un contrôleur de débit massique qui ignore les changements de pression en aval de fournir des informations fiables de contrôle de flux de masse dans une plage de pressions.

Des augmentations et des diminutions répétitives à la pression en aval un régulateur de débit de gaz sont fréquentes dans de nombreuses applications de nos clients. Comment commune? Voici quelques exemples:

Biotechnologie: Un régulateur de débit massique régule le débit de gaz dans un bioréacteur pour promouvoir une réaction biochimique désiré. Il ya un large éventail de réactions ou de manifestations dans des bioréacteurs tels que: promotion de la croissance des tissus, organismes pour produire des produits chimiques aider souhaités ou des médicaments, enzymes en développement pour faire tomber les composés dangereux, et bien d'autres. Tight contrôle de flux de gaz d'oxygène est nécessaire pour aider les organismes qui consomment de l'oxygène à prospérer dans un bioréacteur. Bon nombre de ces processus créent d'autres gaz, (l'oxygène converti en dioxyde de carbone, par exemple) et des tailles de lots différents ou des recettes nécessitent des flux de gaz différents. Ces facteurs changent à pression sans enlever la nécessité d'un contrôle de débit de gaz précise.

L'aération des aliments: Un régulateur de débit massique de gaz injecte dans un produit alimentaire. (L'azote est couramment utilisé) Comme les aliments comme le beurre, pâte à pain, tablettes de chocolat, crème glacée, et même biscuit Oreo farce sont traitées, il est assez commun pour un gaz à injecter dans l'aliment pour maintenir une cohérence cible ou de la texture. Les différents aliments et la taille des lots de modifier la pression nécessaire pour injecter du gaz dans la nourriture. Débit de gaz inexacte augmente la quantité de nourriture rejetée pour mauvaise qualité.

Réduction Catalytique Sélective: Un régulateur de débit massique injecte écoulement du gaz dans un flux d'échappement à briser ciblées gaz dangereux ou des composés à des fins de qualité de l'air. Par exemple, la vapeur d'ammoniac est couramment utilisé pour les oxydes d'azote de dégradation. Les changements d'échappement de pression des cours d'eau que les variations de la charge d'équipement, et le régulateur de débit massique doit fournir étanche contrôle du débit massique pour décomposer des composés suffisamment. Inexacte de contrôle d'injection de gaz réduit la qualité de l'air.

Fuel Research navire: Un régulateur de débit de masse contrôles de gaz qui remplit un récipient d'initier et de contrôler une réaction. L'hydrogène est souvent utilisé pour la recherche de carburant. Un catalyseur est mis en place ou progressivement introduits dans un récipient de réaction avec le gaz(est). Le régulateur de débit massique doit maintenir un contrôle précis du débit massique dans le récipient pour maintenir la vitesse de réaction souhaitée, en même temps que la pression aval augmente à mesure que la pression s'élève cuve. De commande de gaz inexacte empêche la réaction souhaitée(s) de se produire.

Il ya certainement d'autres applications régulateur de débit avec une contre-pression variable qui n'ont pas été inclus dans cette liste pour garder une taille gérable. S'il vous plaît envoyer toute vous souhaitez partager dans les commentaires - nous aimerions en savoir davantage sur vos applications.

Beaucoup de nos clients qui ont besoin d'un régulateur de débit de gaz pour une application avec des variations de pression en aval de profiter d'un effet de flux appelé écoulement étranglé qui permet le régulateur de débit pour ignorer les changements de contre-pression. Nous parlerons plus en détail cet effet de débit de gaz dans le prochain post.

Si vous souhaitez en savoir un peu plus sur l'instrumentation et de contrôle de processus, N'hésitez pas à vérifier plus de mes contributions résumées sur mon Google Profil plus.