В таких отраслях, как химическая промышленность, фармацевтика и пищевая промышленность, часто возникает необходимость точного измерения и контроля малых потоков жидкого глицерина. Поскольку глицерин является вязкой жидкостью, точное измерение его расхода имеет решающее значение для обеспечения качества продукции и контроля технологического процесса. Поэтому выбор подходящего расходомера является ключом к обеспечению точности и эффективности измерений. Компания Sino-Inst предлагает расходомеры с металлическим ротором, шестеренчатые расходомеры и массовые расходомеры для измерения расхода глицерина.
Глицерин (или глицерол/глицерин) — это бесцветная, не имеющая запаха, вязкая жидкость с высокой растворимостью и стабильностью.
Будучи вязкой жидкостью, высокая вязкость предъявляет особые требования к измерению расхода. Поэтому при выборе расходомера необходимо учитывать его физические свойства, такие как вязкость, температурный диапазон и химическая стабильность.
Вязкость чистого глицерина при 20°C составляет приблизительно 1410 мПа·с, что в 1400 раз больше, чем у воды. Однако, как только температура повышается до 40°C, вязкость падает примерно до 280 мПа·с, а при 60°C она составляет всего 80 мПа·с.
Из-за высокой вязкости и, как правило, низких скоростей потока в промышленных условиях (в основном, в условиях низкого расхода) число Рейнольдса (Re) в трубопроводах с глицерином часто составляет всего от десятков до сотен, что значительно ниже нижнего предела рабочих параметров электромагнитных расходомеров, турбинных расходомеров и вихревых расходомеров (для этих приборов обычно требуется Re > 10000).
Чистый глицерин практически не проводит электричество (проводимость < 0.1 мкСм/см), что значительно ниже требуемого значения в 5 мкСм/см для электромагнитных расходомеров. Даже в водных растворах глицерина проводимость недостаточна при высоких концентрациях. Электромагнитные расходомеры сразу же устаревают.
Глицерин легко поглощает влагу из воздуха; концентрация глицерина в резервуарах для хранения изменяется через несколько дней. Это изменение концентрации влияет на плотность и вязкость, что требует соответствующего изменения коэффициентов пересчета расхода, создавая проблемы для любых приборов, основанных на пересчете объема или массы.
Глицерин — недешевое вещество (особенно дорог пищевой и фармацевтический глицерин), поэтому в реальных процессах часто используются трубы малого диаметра DN15–DN50 и низкие скорости потока 400–4000 л/ч.
Клиент из Сингапура хотел измерить расход глицериновой воды, но расход был относительно низким. Мы порекомендовали поплавковый расходомер с металлической трубкой со следующими параметрами:
Глицериновая вода – это смесь глицерина и воды. Её характеристики и применение обусловлены присущими глицерину физическими и химическими свойствами: сильными увлажняющими свойствами, высокой вязкостью и смазывающей способностью, антифризными свойствами, широкой растворимостью и стабильностью. Глицериновая вода имеет широкий спектр применения, в первую очередь в косметической промышленности и средствах личной гигиены. Её также можно использовать в качестве антифриза в автомобильных системах охлаждения и крыльях самолётов. Её также можно использовать в медицинской и пищевой промышленности.
Поплавковый расходомер с металлической трубкой состоит из двух основных частей: датчика и индикатора. Датчик состоит из присоединительного фланца, измерительного конуса, поплавка, верхней и нижней направляющих; индикатор состоит из корпуса, магнитного привода, циферблата и электрической системы дистанционной передачи данных.
Поплавок перемещается вверх и вниз внутри вертикальной конической измерительной трубки. По мере того, как жидкость течет вверх через кольцевой зазор, образованный конической трубкой и поплавком, на поплавок воздействуют суммарные силы плавучести, гравитации и гидродинамического давления. Когда эти три силы достигают равновесия, поплавок стабилизируется на определенной высоте. В этот момент площадь кольцевого зазора линейно связана со скоростью потока. На основе уравнения Бернулли в гидродинамике, принципа баланса сил и закона непрерывности жидкости можно рассчитать мгновенную скорость потока жидкости через кольцевой зазор. Таким образом, расходомер с металлическим трубчатым поплавком использует принцип измерения расхода с переменной площадью поперечного сечения .
Внутри поплавка расположен высокоэффективный постоянный магнит. При равновесии поплавка вокруг него создаётся равномерное и стабильное магнитное поле. Снаружи конической трубки установлен магнитный датчик, который бесконтактным способом передаёт линейное перемещение поплавка внутри измерительной трубки на индикатор. После регистрации и обработки полученное перемещение отображается на шкале индикатора или выдаёт соответствующий стандартный токовый сигнал 4–20 мА.
Поплавковые расходомеры предъявляют низкие требования к числу Рейнольдса. Поскольку форма поплавка нечувствительна к вязкости, коэффициент расхода остаётся стабильным даже при числах Рейнольдса выше 40 или 500, не подверженным изменениям вязкости жидкости. Это позволяет им обеспечивать точные измерения даже при низких числах Рейнольдса.
Поплавковые расходомеры не требуют строго прямых участков трубопровода, что повышает гибкость установки.
Поплавковые расходомеры имеют широкий диапазон измерения расхода. Выходной сигнал датчика расхода практически линейный, а потери давления относительно невелики, что делает их эффективными в различных областях применения.
Большинство конструкций поплавковых расходомеров можно устанавливать только в вертикальных трубах снизу вверх.
Поплавковые расходомеры со стеклянной трубкой популярны благодаря своей простоте конструкции и доступной цене, однако стекло хрупкое, особенно при использовании с газами в нерегулируемых конфигурациях. Поплавковые расходомеры с металлической трубкой исключают риск разрыва конусной трубки, работают в более широком диапазоне температур и давлений, а также более долговечны.
Поплавковые расходомеры подходят в первую очередь для труб малого и среднего диаметра. Полнопоточные поплавковые расходомеры не подходят для труб большого диаметра. Для труб большего диаметра предпочтительнее использовать расходомеры с разделённым потоком. Кроме того, если используемая жидкость отличается от заводской калибровочной жидкости, например, если жидкость была откалибрована с помощью воды, но фактические свойства жидкости отличаются, может потребоваться корректировка показаний расхода.
Метод измерения, используемый для глицерина, не является единичным случаем. В промышленности существует множество других жидкостей, которые являются «вязкими, медленно текущими и требуют узких труб», для которых поплавковые расходомеры с металлическими трубками обычно являются выбором по умолчанию. Мы работали со следующими категориями, и логика выбора соответствует той, которая используется для глицерина и воды:
Эфиры глицерина и растительные масла (пищевого/фармацевтического качества)
Моноглицериды, диглицериды и триглицериды являются продуктами переработки глицерина, и их вязкость часто значительно выше, чем у чистого глицерина, что иногда требует термической обработки для предотвращения конденсации. Трубопроводы пищевого назначения более чувствительны к материалу, обычно в них используется уплотнение из стали 316L + ПТФЭ. Для получения подробной информации о выборе этих жидкостей, пожалуйста, обратитесь к нашему руководству по выбору расходомеров для промышленных масел по вязкости , в котором четко объясняется, какой расходомер следует использовать для разных диапазонов вязкости.
Косметические эмульсии и основы для ухода за кожей
Вязкость промежуточной фазы эмульсий и кремов обычно составляет от 500 до 3000 мПа·с, и они содержат поверхностно-активные вещества, отдушки и органические частицы, что требует использования более тонких расходомеров для измерения расхода на поверхности контакта с жидкостью и в уплотнителях.
Для труб диаметром преимущественно от DN15 до DN40 расход обычно составляет от десятков до сотен литров в час. Для жидкостей в этом диапазоне объемов обратитесь к нашей странице с решением для мониторинга высоковязких жидкостей , где представлено комплексное решение для онлайн-мониторинга расхода, уровня и вязкости.
Сиропы, фруктозный сироп
Наиболее важной характеристикой сиропов является их высокая зависимость от температуры: вязкость сиропа HFCS-42 составляет приблизительно 100 мПа·с при 40°C, а при охлаждении до 20°C она удваивается. Поэтому трубы для сиропов обычно имеют теплоизоляцию и оснащены рубашкой, диаметры DN25–DN50, что обеспечивает очень низкую скорость потока. При выборе поплавкового расходомера с металлической трубкой крайне важно выбирать поплавок, основываясь на фактической вязкости при рабочей температуре, а не на калибровке при комнатной температуре. Более подробная информация содержится в руководстве по выбору расходомеров для сиропов , где приведено сравнение вязкости распространенных сортов.
Клеи и полиуретановое сырье
Материалы с концентрацией, превышающей 10 000 мПа·с, такие как белый клей, полиуретановый клей и термоплавкие клеи, выходят за пределы рабочего диапазона металлических трубчатых поплавков. В таких случаях, как правило, предпочтительнее использовать объемные поплавки (эллиптические шестерни, вращающиеся лепестки) – вы можете обратиться к нашему примеру использования овальных шестеренчатых расходомеров для краски ; для краски и клеев применяются те же критерии выбора.
Однако для дозирования катализаторов, отверждающих агентов и добавок в малых количествах в полиуретановых системах, где скорость потока чрезвычайно низка, а вязкость умеренна, металлические трубчатые поплавки на самом деле являются наиболее подходящим и дешевым решением, типичным для применений с низким расходом и малым объемом.
Антифриз на основе этиленгликоля и пропиленгликоля
Антифриз на основе этиленгликоля/пропиленгликоля, используемый в холодильных установках, системах вторичной воды для кондиционирования воздуха, фотоэлектрических теплоносителях и солнечных тепловых коллекторах, имеет вязкость 16–25 мПа·с при 20°C и 50%-ной концентрации, что очень похоже на вязкость глицерина в воде. Металлические трубчатые поплавки являются стандартным оборудованием для этих применений, особенно на ответвлениях в холодильных установках. Логика выбора аналогична выбору расходомеров для мазута/теплоносителя , поскольку характеристики трубопроводов для антифриза и теплоносителя практически идентичны.
Конечно, при других условиях эксплуатации мы можем выбрать и другие типы расходомеров глицерина, исходя из фактических параметров.
Объемные расходомеры определяют расход путем измерения фиксированного объема, проходящего через их внутреннюю часть. Этот тип расходомеров идеально подходит для измерения расхода высоковязких жидкостей, таких как глицерин, поскольку на него не влияют изменения вязкости жидкости. Они обеспечивают высокоточные измерения и особенно подходят для применений с низким расходом.
Шестеренчатые расходомеры подходят для измерения даже малых расходов, до 0.6 л/ч. Возможны индивидуальные параметры для высоких давлений до 40 МПа и высоких температур до 200 °C.
Кориолисовые расходомеры используют эффект Кориолиса жидкости в вибрирующей трубе для измерения расхода. Этот тип расходомеров может одновременно измерять массовый расход и плотность и подходит для различных жидкостей, включая высоковязкие. Они обеспечивают высокую точность и быстрое реагирование, что делает их подходящими для сложных измерений малых расходов.
Точное измерение расхода обеспечивает стабильное производство. Металлические поплавковые расходомеры чаще всего используются для измерения расхода в трубах малого и среднего диаметра: их коническая трубка поднимается и опускается вместе с потоком, а металлический материал выдерживает высокие температуры и давление. Эта модель Sino-Inst позволяет выбирать материал трубы в зависимости от среды, выбирать между стрелочным и дистанционным управлением, а также предлагает выходные сигналы 4–20 мА, RS485 и релейные сигналы тревоги. Модель может использоваться как с жидкостями, так и с газами. Нужен выбор модели? Свяжитесь с нашей технической командой напрямую, чтобы получить индивидуальное решение.