Portata massica vs portata: analisi comparativa e fatti

Corretta comprensione di Portata massica Vs Flow Rate è necessario per decidere quale strumento di flusso è giusto per una particolare applicazione.

La portata massica può essere definita come la massa di un fluido, liquido o gassoso, che scorre attraverso un'area della sezione trasversale entro un periodo di tempo. Allo stesso modo la portata può essere definita come il volume di un fluido che può essere liquido o gas scorre attraverso una data area della sezione trasversale per unità di tempo.

Perché Flusso di massa e la misurazione della portata volumetrica sono fatti importanti in un'industria di processo?

La misurazione accurata del fluido che scorre attraverso un condotto, sia esso un gas o un liquido, è un parametro critico in molti settori.

  • La decisione del fluido giusto alla quantità esatta e al momento giusto è obbligatoria per eseguire un'operazione.
  • La misurazione accurata della portata influisce sulla qualità, sulla salute e sulla sicurezza del prodotto.
  • Una situazione devastante può verificarsi a causa di una misurazione errata del flusso durante un'operazione.
  • Aiuta anche nella supervisione delle attività regolando il movimento dei fluidi o mantenendo una quantità equilibrata nel serbatoio.
  • Il reddito di un'industria dipende dalla corretta misurazione della massa e flusso volumetrico Vota.

Cos'è la portata massica?

La massa è la quantità di materia presente in una sostanza e spesso espressa in peso cioè gm, kg, libbre, tonnellate ecc.

La portata massica è il numero di molecole di un fluido passano attraverso l'area della sezione trasversale di un tubo entro un determinato periodo di tempo. È indicato da á¹ (m punto).

  ṁ=massa/tempo=m/t

Le unità di portata massica comunemente utilizzate sono chilogrammi/secondo o libbre/ora.

Il flusso di massa può essere rappresentato dalla seguente formula:

Massa=densità x volume=densità x Area x velocità

ṁ = ρA v

Dove

m = portata massica in kg/sec

ρ = densità in kg/m3

A = area/sezione di tubo o canale in m2

v = velocità in m/s

Cos'è la portata volumetrica?

La portata in volume o la portata del fluido fornisce il flusso di un certo volume di qualsiasi fluido attraverso un'area della sezione trasversale per unità di tempo ed è indicata con Q o V.

Volume La portata, nota anche come portata effettiva, indica il volume di fluido che scorre attraverso un condotto o una tubazione per unità di tempo. Diverse unità di portata sono metri cubi al secondo, centimetri cubi al minuto, litro al minuto ecc.

Se consideriamo un rubinetto da cucina, la quantità di acqua (in litri o metri cubi) scorre attraverso il rubinetto in un determinato periodo di tempo (in secondi o minuti), allora questa quantità di flusso d'acqua può essere considerata come la portata volumetrica. Questo termine è sempre applicabile a gas e liquidi.

La portata volumetrica può essere rappresentata dalla seguente formula:

Q=V/t

Dove

Q= Portata volumetrica m3/s o L/s .

V=Volume di fluido in litri o metri cubi

gif

=Velocità media del flusso (viene considerato il valore medio perché in ogni parte la velocità del fluido non è la stessa) m/s

A=Area della sezione trasversale occupata dal fluido in movimento m2

gif

=Area della sezione trasversale x Velocità media

Portata massica vs portata
Portata volumetrica

Portata massica vs portata

Il concetto di Portata massica vs La portata è il parametro importante per garantire un funzionamento sicuro, regolare ed economico dei processi di controllo dei fluidi.

Differenza tra Messa Portata e volume Portata

Portata massicaPortata volumetrica
Massa effettiva di un fluido che viaggia attraverso uno strumento di misura per unità di tempoVolume di fluido che passa attraverso uno strumento di misura per unità di tempo.
Preferibile in caso di elevata precisione con un'elevata pressione nominaleGeneralmente preferito quando non è necessaria un'elevata precisione.
Non c'è nessun cambiamento in portata massica al variare della pressione e della temperatura.Cambia in La portata si verifica con la pressione e la temperatura è cambiata.
Formula per la portata massica, ṁ = Densità x area della sezione trasversale x velocità  Formula per la portata volumetrica, Q=Area della sezione trasversale x Av. velocità
Il flusso di massa è misurato in chilogrammi/secondoLa portata volumetrica è misurata in litri/secondo o metri cubi/secondo.
Tabella: Portata massica Vs portata

Relazione tra portata massica e portata volumetrica

Lo sappiamo,

m = ρ.V Eq1

Dove m=massa

ρ=densità

V=volume

Se moltiplichiamo entrambi i membri dell'Eq(1) per il tempo, t, otteniamo

m/t = ρ.V/t

ṁ = ρ.Q Eq2

Dove ṁ=portata massica

Q= Portata volumetrica

ma Q= Portata volumetrica= Area della sezione trasversale (A) x Velocità media

Dall'equazione (2)

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Eq3

Confronto tra portata massica e misurazione della portata

Il costo tra la misurazione della portata massica e la misurazione della portata volumetrica è piuttosto significativo.

C'è un'ampia differenza tra i dispositivi di misurazione della portata massica e della portata volumetrica in termini di costo, generalmente i misuratori di portata massica sono costosi rispetto ai misuratori di portata volumetrica.

 Ma una spesa extra è associata ai misuratori di portata in quanto dobbiamo acquistare e installare alcuni dispositivi di misurazione della temperatura e della pressione per ottenere un valore corretto.

Un vantaggio associato alla misurazione della portata massica è quando viene misurata la portata massica di un fluido, la massa o il peso del fluido non fluttua con il cambiamento di pressione e temperatura.

Dai dispositivi di misurazione della portata massica otteniamo dati più affidabili e precisi rispetto ai dispositivi di misurazione della portata.

A seconda dell'esigenza (come voler misurare un insieme di volume o il numero di molecole) di applicazione si decide di utilizzare la portata massica o la portata volumetrica di un fluido.

Massa la portata rimane costante indipendentemente dalla variazione di pressione e temperatura. A volte gli strumenti di flusso di massa sono preferiti rispetto agli strumenti di flusso di volume a causa della capacità di misurare e controllare accuratamente il movimento delle molecole di gas durante l'ingresso e l'uscita da un processo.

Esempi di applicazioni di flusso di massa sono

Applicazioni di miscelazione di gas, applicazioni di trasferimento di custodia, produzione di fibre ottiche, il flusso di massa viene utilizzato per regolare i livelli di ossigeno e CO2 nei bioreattori, i dispositivi di flusso di massa vengono utilizzati nell'applicazione di controllo del bruciatore ecc.

 Esempi di misurazione del flusso volumetrico sono

Il monitoraggio dell'aria ambiente e il mantenimento dell'igiene industriale sono le due applicazioni che utilizzano il flusso volumetrico. L'obiettivo principale di ciascuna applicazione è calcolare il numero di particelle d'aria in uno specifico volume d'aria in determinate condizioni ambientali.

Dispositivi di portata massica e dispositivi di portata volumetrica

Il principio utilizzato per misurare la portata dipende anche dal servizio del fluido da misurare.

I principi della misurazione della portata sia in massa che in base al volume variano ampiamente, così come il loro livello di precisione e il costo del dispositivo di misurazione.

La maggior parte dei dispositivi di flusso misura il flusso utilizzando il principio del teorema di Bernoulli che calcola la velocità del fluido misurando il calo di pressione tra due punti successivi nel percorso del flusso.

I misuratori di portata a pressione differenziale (tipo DP) sono i dispositivi di misurazione del flusso più utilizzati nell'industria, in cui il fluido può passare attraverso una piastra dell'orifizio di flusso e la pressione differenziale attraverso l'orifizio viene misurata per calcolare il flusso.

Anche i misuratori di portata Venturi e con tubo di Pitot funzionano secondo un principio simile.

L'unico dispositivo che misura la portata misurandone il volume è il spostamento positivo o misuratore PD. Questo dispositivo ha livelli di precisione abbastanza buoni ed è ampiamente utilizzato nelle applicazioni di trasferimento fiscale, principalmente nel servizio di petrolio e gas.

I seguenti dispositivi misurano la portata volumetrica:

  1. Metri di spostamento positivo
  2. Contalitri a turbina
  3. Piastre ad orifizio
  4. Venturi
  5. Metri di vortice
  6. tubi di Pitot
  7. Rotometri
diametro 3 2
Venturis; Credito immagine: venturi
4 giorno
Rotometro; Credito immagine: flussimetri.biz

Rispetto al flusso volumetrico, il numero di tecnologie disponibili per misurare direttamente la portata massica è limitato. Il più comune tra questi è il misuratore di coriolis, che misura la vibrazione del fluido mentre passa attraverso il tubo.

Il misuratore di portata massica termica funziona secondo il principio della misurazione della portata di calore attraverso il fluido che scorre.

I misuratori di portata ad ultrasuoni funzionano secondo il principio della misurazione della velocità delle onde sonore nel fluido per misurare la velocità del fluido.

I seguenti dispositivi misurano la portata massica:

  1. Misuratori di portata Coriolis
  2. Misuratori di portata massica termica
  3. Contatori ad ultrasuoni (portata massica indiretta)
diametro5 1
Misuratori a ultrasuoni; Credito immagine: elproco