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Rheonics medidor de densidade de processo para sustentabilidade de combustível de transporte – projeto SAFEST da EMPIR EURAMET e grupo de termodinâmica do Imperial College London test

Rheonics sensores de densidade e viscosidade em linha foram usados ​​no projeto EMPIR EURAMET Safest e forneceu medições precisas de viscosidade e densidade em fluidos de teste que imitam combustíveis em ambientes de laboratório . A necessidade de A melhoria da metrologia de fluxo nas linhas de combustível é fundamental para a sustentabilidade no setor dos transportes rodoviário e marítimo. O projeto Safest buscou comparar sensores comerciais para medição de densidade e viscosidade em linha. Rheonics descobriu-se que os sensores fornecem medições precisas e confiáveis ​​de viscosidade e densidade .

Análise dos resultados dos sensores

Três universidades contribuíram com descobertas, cada uma de uma marca única, para dispositivos de medição de densidade e viscosidade em linha. Suas configurações e métodos experimentais variam muito e podem ser encontrados na íntegra nos resultados do projeto EMPIR EURAMET Safest (D7) .

As conclusões dos resultados dos sensores comerciais são comparadas no relatório em um nível superficial devido aos protocolos variados; no entanto, todas as três marcas testadas foram consideradas individualmente como fornecendo medições de densidade aceitáveis. As marcas testadas abrangem os principais tipos de densímetros do mercado:

  1. Ressonador torcional balanceado (BTR)
  2. Tubo vibratório (VT)
  3. Diapasão (TF)
  4. Medidor de Coriolis (CM)
FormatoFabricanteModeloquantidades
BTRRheonicsSRVViscosidade
BTRRheonicsSRDDensidade e viscosidade
VTAnton PaarL-Dens 3300Densidade
VTAnton PaarL-Dens 7400Densidade
CM com TVEmersonCMFS050MDensidade e Fluxo
TFEmersonExtensão FVMDensidade e viscosidade
As principais descobertas do estudo são relatadas neste post, referentes aos medidores de densidade e viscosímetros em linha no mercado.

Testes de experimentos do Imperial College Rheonics sensor

Sensores de densidade e viscosidade de processo baseados em ressonador torcional balanceado, SRD, de Rheonics são testados com um banho termostático contendo a câmara do sensor em linha enquanto a taxa de fluxo do fluido de teste é controlada com uma bomba de seringa ISCO. As experiências foram realizadas a 15, 35, 55 e 75 °C, 1 – 100 bar e 0 – 45 ml/min. O fluxo contínuo é mantido e o sistema é equilibrado por 15 minutos antes das medições. Apesar disso, a câmara nunca atinge a temperatura nominal do banho. As viscosidades de saída do SRD são consideradas confiáveis ​​e precisas. Ajustes de correção são aplicados e então os dados correspondem aos dados de referência produzidos a partir das equações de Tait-Andrade (apêndice do ). Esses ajustes de correção tornam-se necessários devido à falta de homogeneidade de temperatura observada no sistema, apesar de atingir um equilíbrio. O desvio de temperatura ao longo do comprimento do sensor significa que a viscosidade na câmara não é totalmente igual. O mesmo desvio existe para a densidade, porém o As medições de densidade SRD são consideradas precisas e confiáveis ​​sem correções aqui. Pode, no entanto, haver correções polinomiais aplicadas aqui para corresponder aos dados de referência de forma mais perfeita. A falta de homogeneidade de temperatura no sistema também pode causar desvios nas medições de densidade quando as extremidades opostas do sensor não estão em equilíbrio térmico. Uma sonda mais longa poderia ser usada para garantir que o ressonador interno esteja totalmente imerso em um ambiente de temperatura uniforme.

Rheonics O viscosímetro de processo SRV também é avaliado e fornece medições aceitáveis ​​de viscosidade e temperatura em linha.

Configuração experimental do Imperial College para testar SRV e SRD com dois substitutos de diesel: dodecanoato de metila e tetradecanoato de etila ,

Universidade de Tecnologia de Chemnitz testa sensores Anton Paar

O teste de medidores de densidade de tubos vibratórios foi realizado com Anton Paar L-Dens 3300 e 7400 na Universidade de Tecnologia de Chemnitz a 15, 25 e 35 °C, 1 – 10 bar e 0 – 15 ml/min. Estes também foram concluídos em pequena escala de laboratório. Em pressões abaixo de 2 bar, a medição tornou-se impossível à medida que a oscilação do tubo vibratório se tornou instável em baixas vazões. Taxas de fluxo baixas e medições estáticas foram usadas apesar das especificações do dispositivo devido aos volumes limitados de amostra. As especificações do dispositivo afirmaram que essas baixas vazões levariam ao aquecimento da amostra dentro dos tubos e esse efeito foi observado (+3 °C). No entanto, ambos os sensores foram considerados para fornecer medições de densidade precisas com L-Dens 7400 superando ligeiramente o L-Dens 3300, mas o Os experimentalistas observam a necessidade de realmente manter as condições dinâmicas do processo para uma precisão ideal.

Configuração experimental da Universidade de Tecnologia de Chemnitz para testar Anton Paar L-Dens 3300 e L-Dens 7400 com quatro substitutos de diesel: dodecanoato de metila, tetradecanoato de etila, 2,4,6,8-tetraoxanonano e 2,4,6,8,10, XNUMX-pentaoxaundecano ,

Experimentos do Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) testam sensores Emerson

Dois sensores de densidade e viscosidade da Emerson (Micro Motion ELITE CMFS050M e Micro Motion Fork Viscosity/Density Meters (FVM)) foram testados em escalas maiores que o Rheonics e sensores da Anton Paar nas seções acima. Especificamente, os dispositivos da Emerson foram testados a 20 – 40 °C, 2 – 8 bar e 5 – 50 L/min. Diferentes fluidos foram testados em diferentes configurações, o que limita a comparabilidade.

 

 

 

 

 

 

 

 

Configuração experimental do INRIM para testes de fluxo de água (imagem à esquerda) e para testes de fluxo de óleo (imagem à direita)

Para o medidor de densidade Emerson, a pressão e a vazão não afetaram a precisão da medição, porém o aumento da temperatura aumentou o erro na medição. A aplicação de correções de temperatura trouxe os dados de densidade para uma precisão aceitável, no entanto, essas correções precisavam ser definidas para cada fluido e configuração. Para o CFMS050M, foram adicionados fatores de correção para temperatura e pressão para fornecer dados precisos de densidade e viscosidade.

Em última análise, o veredicto sobre estes dispositivos foi deixado ao leitor, mas as correções para levar em conta a pressão e a temperatura foram críticas na precisão dos dados.

Conclusão

Todos os tipos de sensores testados no mercado podem ser usados ​​para obter medições de densidade, mas estão sujeitos à exigência de fatores de correção quando usados ​​fora dos limites do fabricante. A operação fora dos limites, ou com fluxos não homogêneos, não é recomendada, mas os resultados deste relatório mostram que os sensores disponíveis comercialmente continuam a fornecer dados razoavelmente precisos, apesar das imperfeições do sistema. Rheonics e os sensores da Anton Paar foram testados em vazões baixas e volumes baixos, enquanto os sensores da Emerson foram estudados em vazões e volumes algumas ordens de magnitude maiores. Uma melhor comparabilidade entre o desempenho do sensor seria possível se todos os três fossem testados em uma faixa mais ampla de vazões e volumes do sistema. No entanto, para as diversas escalas investigadas no projeto, estes estudos comprovam que existem sensores disponíveis no mercado para metrologia de combustíveis em todas as escalas, desde automóveis até navios.

Rheonics revisão e recomendações

Alcançar o equilíbrio térmico com a variedade de sensores testados é um aspecto crítico da configuração de sensores de fluido. Para Rheonics sensores especificamente, os seguintes detalhes do sistema podem ser considerados:

  • Embora baixas vazões tenham sido utilizadas para o Rheonics sensores aqui, o Rheonics O SRV e o SRD também são capazes de medir em ambientes de vazão de até 10 m/s, o que corresponde a 1300 L/min (340 gal/min) e 5000 L/min (1320 gal/min) em cronogramas de 2” e 4” 40 tubos de aço, respectivamente. Esta faixa faz Rheonics sensores adequados para todas as vazões estudadas para sustentabilidade de combustível no projeto EMPIR EURAMET Safest .
  • Uma sonda de inserção mais longa pode ser usada para neutralizar o desequilíbrio térmico ao longo da sonda ressonadora, como visto no SRD .
  • Mesmo com condições imperfeitas, Rheonics SRV e SRD são medidores de viscosidade e densidade em linha confiáveis ​​e precisos para uma ampla gama de vazões e aplicações.

Referências

Projeto EURAMET mais seguro

Entregáveis ​​de projeto mais seguros

Relatório sobre o avanço das medições em linha

Calibração avançada e sustentável de medidores de vazão para o setor de transportes

Manter o equilíbrio de temperatura do SRD para precisão de alta densidade

Grupo JP Martin Trusler no Imperial College

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