Volumeflow versus massaflow

Het meetbereik van thermische massflowmeters en -regelaars van Bronkhorst High-Tech wordt in eenheden zoals l_n/min, sccm of m³_n/h aangegeven. Dit wekt de indruk, dat het hierbij gaat om volumetrische eenheden, terwijl het in werkelijkheid massflow-eenheden zijn.

Wat gaat er schuil achter dit verschil?

Om te beginnen stellen we ons een cilinder voor met een volume van 1 liter, die door een beweegbare, gewichtsloze zuiger wordt afgedicht. In de cilinder bevindt zich exact 1 liter lucht, bij een omgevingsdruk van 1 bar. De massa van de lucht in de cilinder bedraagt 1,293 g. Bewegen wij nu de zuiger tot halverwege van de bodem van de cilinder, dan bedraagt het volume nog slechts 1/2 liter, is de druk toegenomen tot ca. 2 bar, maar blijft de massa constant (1,293 g).

Andere meetprincipes baseren zich op stromingssnelheid, volumeflow of verschildruk. Deze methodes zijn echter druk- en temperatuurafhankelijk en moeten hiervoor gecorrigeerd worden om een uitspraak over de massadoorstroming te kunnen doen. Een directe meting van de massflow is in zijn algemeenheid nauwkeuriger en eenvoudiger.

Aan de hand van dit voorbeeld wordt duidelijk, dat massflow in gewichtseenheden als g/h of mg/s aangegeven zou moeten worden. Kijkt men naar de praktijk, dan moet men vaststellen dat de flow meestal in volume-eenheden wordt aangegeven. Men heeft daarom de condities vastgelegd waaronder de massa in volume omgerekend moet worden. Als normaal-condities werden 0 °C en een druk van 1013 mbar vastgelegd. Deze worden aangegeven met een onderliggende letter n: l_n/min.

Een andere definitie voor omrekening van massa in volume refereert naar standaard-condities, die betrekking hebben op 20 °C in plaats van 0 °C en worden aangeduid met de onderliggende letter s in plaats van een n: l_s/min.

LET OP: Worden ln/min en ls/min door elkaar gehaald, dan maakt men een fout van ca. 7%.

Volumetrische meetinstrumenten zoals vado-meters of turbinemeters zijn niet in staat om temperatuur- of drukvariaties in het proces te herkennen. Voor een massaflowmeting zouden extra sensoren voor deze parameters benodigd zijn en bovendien een flowcomputer die voor de veranderde condities kan omrekenen. Thermische massflowmeters zijn daarentegen onafhankelijk voor druk- en temperatuurschommelingen.