Коли порівнюєшмасова витрата проти об'ємної витрати, практична різниця проста: масовий потік говорить вам, скільки матеріалу насправді рухається, тоді як об’ємний потік говорить вам, скільки місця цей матеріал займає під час руху. Обидва є дійсними вимірюваннями. Проблеми починаються, коли люди розглядають їх як взаємозамінні -, а вони такими не є, особливо для газу, пари та будь-якої рідини, щільність якої змінюється залежно від температури, тиску чи складу.
У цьому посібнику описано різницю між масовою та об’ємною витратами, як конвертувати між ними, де кожен з них є правильним вибором, і як узгодити вимірювання з конкретним витратоміром. Він написаний для інженерів і покупців, яким потрібно вказати лічильник, а не просто визначити термін.
Швидка відповідь:використанняоб'ємний потік(м³/год, л/хв, GPM) для стабільних рідин, таких як вода, де щільність майже не змінюється. використаннямасова витрата(кг/год, фунт/год) для газів, пари, палива, дозування та будь-якої роботи з -балансування енергії чи матеріалів, коли той самий об’єм може вміщувати дуже різні кількості матеріалу. Якщо рідина стискається, і ви не впевнені, виміряйте масу або компенсуйте її.
Масова швидкість потоку проти об’ємної швидкості потоку: швидке порівняння
Два вимірювання відповідають на різні запитання. Відповіді на масову витратускільки речовини рухається; об'ємна швидкість потоку відповідіскільки обсягу рухається. Вони пов’язані щільністю, тому, коли щільність відома та стабільна, конвертувати між ними просто. Коли густина змінюється -, це нормальний випадок для газів -, цей зв’язок ускладнюється, і саме звідси виникає більшість помилок вимірювання.
| Фактор | Масова витрата | Об'ємна витрата |
|---|---|---|
| Що він вимірює | Фактична кількість матеріалу | Простір, який займає рухома рідина |
| Головне питання | Скільки речовини рухається? | Скільки обсягу рухається? |
| Основна формула | масова витрата=густина × об’ємна витрата | об’ємний потік=площа × швидкість |
| Загальні одиниці | кг/год, кг/с, фунт/год, г/хв | м³/год, л/хв, GPM, CFM |
| Роль щільності | Безпосередньо відображає кількість | Потрібен тільки якщо ви хочете маси |
| Температура / тиск | Міцний при зміні газових умов | Читання зміщується при зміні щільності |
| Найкраще для | Гази, пара, паливо, дозування, баланс | Вода, стабільні рідини, проклейка, ОВК |
| Типові лічильники | Коріоліс, теплова маса | Ультразвуковий, магнітний, турбінний, PD, змінної площі |
| Тенденція витрат | Часто вище для прямого вимірювання маси | Часто нижчий у загальних витратах на рідину (залежить від розміру, матеріалу, точності, сертифікації) |
| Основний ризик | Надмірне-вказування, де достатньо гучності | Ігнорування зміни щільності газу або пари |
Що таке масова швидкість потоку?
Масова швидкість потоку – це кількість матеріалу, що проходить через певну точку за одиницю часу - через трубу, канал, сопло або лічильник. Керівні відносини це:
ṁ = ρ × Q, деṁє масова витрата,ρце щільність рідини, іQє об'ємною швидкістю потоку.
Типовими одиницями є кг/год, кг/хв, кг/с, г/хв, фунт/год і т/год. Для газів ви також побачите SLPM, SCCM, SCFM і Nm³/h. Вони виглядають як одиниці об’єму, але вони описують aкількістьгазу, пов’язаного з фіксованим набором умов -, які варто запам’ятати, оскільки це часте джерело плутанини.
Досягайтеся масового потоку, коли фактична кількість матеріалу визначає якість, вартість, безпеку чи енергію:
- Дозування хімікатів, змішування та контроль реакції
- Споживання палива та димових газів
- Розрахунок пари та енергії
- Передача під опіку та вимірювання,-пов’язані з виставленням рахунків
- Будь-який процес, у якому температура або тиск коливаються достатньо, щоб змінити щільність
Якщо одна й та сама труба може перевозити різну кількість придатного для використання матеріалу з однієї години на іншу через зміну тиску, один лише обсяг не скаже вам, що вам потрібно. Щодо основного принципу сприйняття, подивіться, як aмасовий витратомір працює.
Що таке об'ємна швидкість потоку?
Об’ємна витрата — це об’єм рідини, що проходить через певну точку за одиницю часу. Основний зв'язок:
Q = A × v, деQоб'ємний потік,A– площа потоку-поперечного перерізу, іvє середньою швидкістю.
Типовими одиницями є м³/год, м³/с, л/хв, л/год, GPM, CFM і фут³/хв. Об’ємний потік є природним вибором для води та стабільних рідин, де щільність майже не змінюється за звичайних умов: контури охолодження, випуск насоса, зрошення, наповнення резервуару, баланс повітря HVAC та розмір труби чи насоса. У таких випадках об’ємний лічильник зазвичай простіший, дешевший і легший в обслуговуванні. Більшість інструментів-на основі швидкості - включноультразвукові витратоміри- фактично вимірює об’ємний потік і робить висновок про масу, лише якщо вказати їм густину.
Як перетворити об'ємну витрату в масову?
Щільність поєднує два:
ṁ = Q × ρ, або переставити,Q = ṁ ÷ ρ.
Це працює чітко, коли щільність відома та стабільна. Він стає ненадійним, коли щільність моменту змінюється, і він не вимірюється та не компенсується.
Швидкий приклад рідини: вода, що тече зі швидкістю 10 м³/год, із густиною приблизно1000 кг/м³, дає 10 м³/год × 1000 кг/м³=10,000 кг/год. Це наближення справедливе для води, оскільки її щільність досить стабільна, хоча вона все ще змінюється з температурою - вода приблизно на 4% легша поблизу температури кипіння, ніж при 4 градусах. Для гарячих рідин, змішаних рідин, суспензій або рідин зі змінною концентрацією перевірте щільність, перш ніж довіряти перетворенню.
Чому потік газу важчий: щільність, температура та тиск?
Щільність газу не фіксована. Стисніть газ, і той самий об’єм утримує більшу масу; нагрійте його, і він розшириться, займаючи більший об’єм. Це прямо випливає ззакон ідеального газу, з поправкою на стисливість (Z) для реальних газів при більш високому тиску. Таким чином, 100 м³/год повітря за одного тиску та температури — це просто не така сама кількість повітря, як 100 м³/год за іншого.
Ось чому газопроводи покладаються на масову витрату, стандартні об’ємні одиниці, а також компенсацію температури та тиску. Щоб отримати масову витрату на основі об’ємних показників газу, вам потрібна щільність -, що означає подачу поточного тиску та температури (і в ідеалі складу) у обчислювач витрати або передавач. Звичайне практичне налаштування поєднує вимірювач швидкості чи диференціального-тиску з aдатчик тискуі вхід температури. Заковика полягає в тому, що прогнозований масовий потік є настільки ж хорошим, як і ці вхідні дані. Визначте щільність, тиск, температуру чи склад неправильно, а також обчислену масу неправильно.
Фактична витрата проти стандартної витрати: SCFM проти ACFM та Нм³/год
Єдина найпоширеніша газова{0}}вимірювальна пастка плутає фактичну об’ємну витрату зі стандартною об’ємною витратою.
| термін | Приклад одиниць | Що це собою представляє | Де використовується |
|---|---|---|---|
| Фактична об'ємна витрата | ACFM, фактичний м³/год | Об'єм при реальній робочій температурі та тиску | Розмір, перевірка швидкості,{0}}перепад тиску |
| Стандартний об'ємний витрата | SCFM, Нм³/год, SLPM | Об’єм, нормалізований до фіксованої контрольної температури та тиску | Порівняння обсягів газу, довідки про рахунки |
| Масова витрата | кг/год, фунт/год | Справжня кількість матеріалу, незалежно від умов | Спалювання, дозування, зберігання, енергія |
Існують стандартні одиниці, тому кількість газу можна порівнювати на рівних -, але лише за умови вказівки стандартних умов. Єнемає єдиного універсального визначення "стандартних умов": ISO 13443 для природного газу використовує 15 градусів, нафтогазова промисловість США часто використовує 60 градусів за Фаренгейтом, і деякі організації мають більше одного визначення. Перш ніж порівняти два показники газу, підтвердьте:
- Значення фактичне чи стандартне?
- Які стандартні температура і тиск застосовуються?
- Чи відомий склад газу?
- Чи компенсовано показання за температурою та тиском?
- Лічильник безпосередньо вимірює масу чи обчислює її?
Два показання, які виглядають ідентичними, можуть означати дуже різні кількості газу.
Приклади-вибору на основі програми
Визначення лише допомогли вам. Ось як виглядає вибір у реальних рослинах.
Підготовка та розподіл води
Для очищеної води, необробленої води та ліній охолодження завданням зазвичай є об’єм: м³/год по трубопроводу, продуктивність насоса, загальна пропускна здатність. Щільність стабільна, тому практичним рішенням є об’ємний вимірювач. На повністю обробленому водопроводі DN100-плюс-, де різання труби небажане, затискачультразвуковий витратомірмодернізація ззовні - за умови, що труба заповнена, а акустика відповідна. Для стічних вод, мулу та інших електропровідних або брудних рідин анелектромагнітний витратомірце робоча конячка: відсутність рухомих частин і хороша стійкість до твердих речовин. Примітка для поля: переходьте до компенсації маси або щільності лише тоді, коли ви виконуєте тепловий або масовий баланс, а не для звичайного підсумовування потоку.
Стиснене повітря, азот та інші чисті гази
Вимірювання-стисненого повітря — це те, де фактичне{1}}порівняно-стандартне плутанина: люди реєструють м³/год за тиску в магістралі, а потім порівнюють його з Нм³/год постачальника, що є іншою величиною. Для чистих сухих газів aтепловий масовий витратомірбезпосередньо зчитує масу (або стандартний об’єм) і добре працює зі стисненим повітрям, азотом, киснем, біогазом і природним газом. Проте слідкуйте за обмеженнями: зміна складу газу, вологи чи забруднення змінює-теплопередачу, від якої залежать ці лічильники, тому вони найкраще підходять для чистих, відомих газів.
Пальники природного газу та палива
Пальнику байдуже, скільки місця займає газ; важливо, скільки пального прибуде. Це питання маси чи енергії. Термічні вимірювачі маси охоплюють багато-чистого палива{2}}газопроводів, тоді як тиск- і температурно-компенсовані вихрові або диференціальні-міри тиску працюють із вищим-тиском або вищою-температурою. Якою б не була технологія, результатом є обумовлена маса чи стандартний-об’єм, а не необроблений фактичний об’єм.
Моніторинг парової енергії
Пара стискається і нагрівається, тому сам по собі об’ємний потік мало що говорить про енергію. Для насиченої або перегрітої пари, aвихровий витратомірз компенсацією тиску та температури є звичайним вибором, перетворюючи швидкість у показання маси або енергії. Пропуск компенсації в Steam є одним із найпростіших способів спотворення споживання енергії.
Дозування та змішування хімікатів
Коли рецепт визначається масовим співвідношенням - реагентів, добавок, сумішей -, вам потрібна маса, а не об’єм, оскільки фіксований об’єм теплої рідини або рідини зі зміщеною концентрацією- не є фіксованою кількістю речовини. Це класичний випадок прямого вимірювання маси; aКоріолісовий метрвимірює масу, і зазвичай щільність і температуру, без окремого обчислення щільності. Для недорогого-дозування масел і в’язких рідин, де Коріоліс надмірний, позитивний-переміщення абоовальний-метр шестернідає міцну об'ємну основу.
Перекачування палива та масла
Для дизельного палива, мазуту та мастильних матеріалів рідина досить стабільна, але часто в’язка. Атурбінний витратомірпідходить для чистого палива з низькою-в’язкістю, тоді як об’ємні-лічильники й редуктори працюють із більш густими маслами. Якщо передбачається виставлення рахунків або передача на зберігання, а щільність змінюється залежно від температури, додайте температурну компенсацію або перейдіть до прямого вимірювання маси.
Матриця вибору масового витратоміра проти об’ємного витратоміра
Використовуйте це як інструмент короткого списку, а потім перевірте відповідно до вашої точної рідини, тиску та труби.
| Метр | Заходи | Найкраще для | Не ідеально для | Примітки до встановлення |
|---|---|---|---|---|
| Коріоліс | Маса (пряма) | Висока-точність маси, дозування, зберігання, вихід щільності | Дуже великі рядки при обмеженому бюджеті; футляри високого{0}}тиску- | вбудований; враховуйте вагу, перепад тиску та вібрацію |
| Теплова маса | Маса / стандартний об'єм | Чисті сухі гази: стиснене повітря, азот, біогаз | Вологий, брудний газ або газ зі змінним{0}}складом; рідини | Вставка або рядок; потребує відомих властивостей газу |
| Ультразвуковий (час проходження-) | Обсяг (швидкість) | Чисті рідини, модернізація, великі труби, затискачі- | Важкі бульбашки або тверді речовини; частково заповнені труби | Затискається-на або вбудовано; потрібна повна труба і хороша акустика |
| Ультразвуковий (доплер) | Обсяг (швидкість) | Рідини з деякими частинками або бульбашками | Дуже чисті рідини без відбивачів | Затискати-; покладається на світловідбиваючі частинки в потоці |
| Електромагнітний | Обсяг (швидкість) | Електропровідні рідини: вода, стічні води, шлами | Не{0}}провідні рідини; газ і пара | Вбудований або вставний; рідина повинна бути електропровідною |
| Вихровий | Об'єм (з компенсацією маси) | Пара, газ і деякі рідини в широкому діапазоні | Дуже низький потік; важкі шлами | Потрібен прямий біг; додайте P і T для енергії пари |
| Турбіна | Обсяг (швидкість) | Чисті рідини та гази-з низькою в’язкістю | В’язкий, брудний або пульсуючий потік | вбудований; чутливий до сміття та зміни в'язкості |
| Позитивний об'єм / передача | Обсяг | Масла, паливо та в'язкі рідини | Брудні рідини, які можуть заклинити рухомі частини | вбудований; періодичне обслуговування рухомих частин |
| Змінна площа (ротаметр) | Обсяг | Проста місцева індикація, низька вартість | Дистанційний вихід, висока точність, передача на зберігання | Вертикальний монтаж; в основному візуальне зчитування |
| Перепад тиску (діафрагма / трубка Вентурі) | Обсяг (приблизно) | Рідини, газ і пара, якщо добре розроблено | Низький або широкий діапазон потоку | Потрібен прямий біг; продуктивність залежить від стабільного перепаду тиску |
Простий шлях прийняття рішення про вибір
Якщо вам потрібна швидка перша стрижка, розгляньте ці запитання по порядку:
- Рідина є газом чи парою? Потім виберіть масову витрату або вимірювання компенсованого стандартного{0}}об’єму.
- Це стабільна вода чи подібна рідина? Тоді зазвичай достатньо об’ємної витрати.
- Чи змінюється густина з температурою, тиском або концентрацією? Потім виберіть масовий потік або об’єм плюс щільність, температуру та компенсацію тиску.
- Розрізати трубу проблема? Тоді розгляньте затискач-на ультразвуковому лічильнику для повної рідинної лінії.
- Чи є рідина електропровідною, брудною чи шламом? Тоді електромагнітний лічильник зазвичай краще підходить.
- Чи є критично висока точність чи матеріальний баланс? Тоді віддайте перевагу прямому вимірюванню маси, а не припущеній масі.
Ніщо з цього не замінює належного огляду, але зазвичай воно звужує десять варіантів до двох або трьох. Щоб отримати ширшу інструкцію, перегляньте цей посібникяк вибрати відповідний витратомір.
Що підготувати, перш ніж запитувати пропозицію витратоміра?
Ви отримаєте швидшу та точнішу рекомендацію, якщо спочатку зберете це:
- Рідина та фаза: вода, нафта, хімічна рідина, стиснене повітря, природний газ, пара, шлам або суміш
- Мета вимірювання: об’єм для ємності або маса для дозування, енергії чи виставлення рахунків
- Нормальна і максимальна температура і тиск
- Поведінка щільності: стабільна або змінна залежно від температури, тиску чи складу
- Мінімальна, нормальна та максимальна витрати
- Розмір труби, матеріал, товщина стінки, стан футеровки та доступна пряма лінія
- Необхідна точність: моніторинг, контроль процесів, дозування, передача енергії або зберігання
- Обмеження встановлення: вбудоване, затиска-або вставлення
- Вихід і зв'язок: 4–20 мА, імпульс, реле, RS485 Modbus або HART
- Обслуговування та бюджетні пріоритети
З ними в руках ви можетенадішліть свої специфікації інженеру із застосуванняі пропустіть кілька раундів вперед-і-назад.
Поширених помилок, яких слід уникати
Вважати об’єм газу фіксованим
Зчитування об’єму газу без заявлених умов може перевищувати- або-занижувати-фактичну кількість на подвійні-значні відсотки, порушуючи як виставлення рахунків, так і налаштування згоряння. Ніколи не припускайте, що показник об’єму відповідає тій самій кількості газу, якщо умови не відомі.
Плутання стандартної витрати з фактичною витратою
SCFM, SLPM, SCCM і Нм³/год – це не те саме, що фактичний об’єм труби. Порівняння їх із фактичними м³/год створює фантомні «втрати» або «прибутки», які насправді є просто невідповідністю одиниць. Завжди спочатку підтверджуйте контрольні умови.
Використання об’єму для матеріального балансу без густини
Якщо процес потребує маси, одного об’ємного показника недостатньо. Ваш баланс буде мовчки дрейфувати, а якість партії або врожайність постраждає. Вам потрібна щільність або пряме вимірювання маси.
Пере-визначення вимірювача маси для простої води
Вимірювачі маси потужні, але не для кожної роботи вони потрібні. За стабільний потік води ви платите за точність і щільність, які ніколи не використовуватимете, часто з додаванням падіння тиску. Об'ємний лічильник зазвичай більш практичний.
Ігнорування умов монтажу
Навіть правильний лічильник показує погано, якщо його встановлено погано. Недостатньо пряма труба, захоплені бульбашки, тверді частинки, вібрація, частково повна лінія або порушений профіль потоку можуть погіршити точність.
FAQ
Чи є масова витрата та об’ємна витрата?
Ні. Масова витрата — це кількість матеріалу, що рухається за одиницю часу; об'ємна витрата - це простір, який рухома рідина займає за одиницю часу. Вони пов’язані між собою щільністю, але не є однаковою кількістю.
Яка формула між масовою та об’ємною витратами?
Масова швидкість потоку=об’ємна швидкість потоку × густина або об’ємна швидкість потоку=масова швидкість потоку ÷ густина. Формула надійна, коли щільність відома і стабільна.
Що краще, масова витрата чи об'ємна витрата?
Ні те, ні інше не є кращим. Масовий потік виграє, коли вам потрібна фактична кількість матеріалу - газів, пари, палива, дозування або матеріального балансу. Об’ємна витрата виграє для стабільної-ємності рідини, охолодження, опалення, вентиляції та кондиціонування повітря та розміру труб або насоса.
Чому для газів часто віддається перевага масовій витраті?
Щільність газу змінюється залежно від температури та тиску, тому фіксований об’єм може вмістити дуже різну кількість матеріалу. Масова витрата безпосередньо вимірює фактичну кількість.
Чи може об’ємний витратомір розрахувати масову витрату?
Так, із густиною -, а також для газу та пари з компенсацією температури та тиску. Точність обчисленої маси залежить від кожного з цих вхідних даних.
SCFM проти ACFM: у чому різниця?
ACFM – об’єм при фактичних умовах експлуатації; SCFM — це той самий потік, нормалізований до еталонної температури та тиску. Той самий газ, різні цифри - завжди підтверджуйте посилання перед порівнянням.
Нм³/год те саме, що м³/год?
Кількість Нм³/год нормалізовано до стандартних умов, тоді як фактичні м³/год відповідають робочим умовам. Для рідин різниця незначна; для газів істотно.
Ультразвуковий витратомір – це вимірювач маси чи об’єму?
Більшість ультразвукових лічильників вимірюють швидкість і повідомляють об'ємну витрату; вони повідомляють про масу, лише якщо вказано щільність. Для більш глибокого порівняння з магнітними лічильниками дивультразвукові проти електромагнітних витратомірів.
Чи є витратомір Коріоліса масовим витратоміром?
так Коріолісовий вимірювач безпосередньо вимірює масу, і більшість моделей також надають щільність, температуру та розрахований об’ємний потік.
Я маю лише об’єм, тиск і температуру - чи можу я отримати масову витрату?
Для газу так: густина походить із закону про газ (зі складом), тому ви можете отримати масову витрату. Результат обчислюється, тому він успадковує точність цих вхідних даних.
Вибір правильного витратоміра: короткий підсумок
Роздягніть його імасова витрата проти об'ємної витратице питання про те, що ви повинні знати. Потрібна фактична кількість матеріалу - для спалювання, дозування, енергії чи виставлення рахунків? Виміряйте масу або компенсуйте показання об’єму щільністю. Потрібна пропускна спроможність, потужність або розмір насоса та труби для стабільної рідини? Об'ємної витрати зазвичай достатньо. Дорогі помилки трапляються, коли стислива рідина вимірюється за об’ємом, як якщо б це була вода.
Перш ніж взяти на себе зобов’язання, визначте рідину, робочі умови, поведінку щільності, цільову точність, дані труби, спосіб встановлення та вихідний сигнал. З визначеними,наша команда вимірювання витратиможе підібрати програму до потрібної технології.
Цей посібник підтримує команда розробників програм Flowt, спираючись на польовий досвід вибору ультразвукових, електромагнітних, вихрових і теплових масових витратомірів для водяних, газових, парових і-рідинних установок. Щоб отримати-визначення рівня стандартів, зверніться до посилань ISO та NIST щодо вимірювання потоку та стандартних еталонних умов.
