Thermique TA

Thermique TA

How does a thermal mass flow sensor (hot-wire anemometer) work?

The measurement principle is based on heat transer between a heated sensor element and the flowing medium.  An electrically heated wire transfers heat to the passing gas and cools down in the process. The change in electrical resistance is measured and converted into mass flow rate.

The advantage lies in the direct measurement of mass flow since no complex compensation for temperature and pressure is required. Unlike mechanical flow meters with moving parts, thermal systems operate without wear and are therefore particularly low-maintenance. 

Détecteur d’écoulement thermique / Débitmètre calorimétrique / Mesure du débit massique

What types of designs are available for thermal flow measurement?

Insertion probes can be used flexibly thanks to their simple installation and can be used in pipes with diameters as small as 25 mm. Installation and removal are performed using probe guide pieces; in pressurized pipelines additionally with ball valves.

The TA10 models respond even to very low flow velocities and can be used reliably at extreme values of over 200 Nm/s. They are designed for operating pressures up to 50 bar and, depending on the model, cover temperature ranges from -20 to +240° C. 

For smaller pipe diameters, inline sensors are used, which operate with inside diameters between 8 and 53.1 mm, measurement ranges from 0.04 to 1196 Nm³/h and extremely low measurement uncertainties. The temperature range here is also -20 to +240° C at pressures up to 50 bar. Custom solutions are available at any time.

Many models already include integrated transducers. Data can be transmitted via WLAN/WiFi, allowing analysis using any internet-enabled device. Additionally, interfaces such as two 4-20 mA analog outputs, media temperature output as well as bus systems like M-Bus or Modbus TCP are available.

What advantages does thermal flow measurement offer?

Thermal mass flow meters measure mass flow directly, eliminating the need for additional pressure or temperature sensors and significantly simplifying the measuring chain. This also increases the accuracy of the results. 

The devices are highly sensitive to low flow velocities and reliably measure even the smallest gas volumes. Since they have no moving parts, they are wear-free, durable and require minimal maintenance. Their use as calorimetric flow meters highlights the versatility of the measuring method.

Furthermore, Höntzsch's flow sensors are approved for use in hazardous areas (ATEX, CSA). They can also be sterilized with hydrogen peroxide (H2O2) for example as part of CIP and SIP processes.

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La méthode de mesure calorimétrique repose sur l’intégration d’un élément de détection protégé mécaniquement qui est réchauffé électriquement. Le débit massique, le débit volumique standard ou la vitesse d’écoulement standard est déterminé par le flux de chaleur généré au niveau du gaz en circulation.

Avec ce principe de mesure, la température de service et la pression du fluide n’ont aucune influence sur le résultat de la mesure. Etant donné que le débitmètre thermique s’appuie sur une mesure calorimétrique, seules les constantes physiques des composants du gaz sont déterminantes.

Le débitmètre massique thermique / débitmètre massique ne provoque qu’une très faible perte de pression, il est donc prédestiné à la mesure de la consommation d’air comprimé et d’autres gaz et permet ainsi la détection du débit volumique ou du débit massique standard / débit massique de chaque composant de gaz mesuré.
Certains types de détecteurs d’écoulement thermiques TA10 permettent une mesure exacte et stable sur le long terme de faibles vitesses d’écoulement (flux laminaire). Quelques exemples d’applications : mesure du flux laminaire dans des salles blanches, sous des filtres en éventail, mesure de l’écoulement dans les salles de fabrication de l’industrie pharmaceutique, de l’agroalimentaire et de l’industrie des semi-conducteurs, ainsi que la surveillance du flux dans les boîtes à gants, les isolateurs ou la mesure de la vitesse de sédimentation dans les cabines de peinture.

L’air comprimé, le gaz naturel et d’autres fluides gazeux sont des sources d’énergie onéreuses. Des économies significatives peuvent être obtenues en mettant au jour et en éliminant les fuites dans les conduites et en surveillant le fonctionnement des compresseurs. Les capteurs de débit thermiques ne possèdent aucune pièce mobile, ils sont précis, robustes et ne nécessitent aucun entretien. Avec leur dynamique de mesure de 1:1000, ils peuvent mesurer en toute fiabilité des débits allant de la fuite minime au prélèvement de gaz maximal, même à des pressions de service jusqu’à 50 bar. Divers signaux de sortie tels que 4-20 mA, l’impulsion de quantité ou M-Bus sont disponibles pour la visualisation et le traitement des mesures de consommation, par ex. de gaz naturel, de propane, de butane, de GPL, d’air comprimé, de CDA.

Les capteurs de débit thermiques protégés contre l’explosion (ATEX, CSA) ont fait leurs preuves pour la mesure fixe ou mobile de la quantité de gaz de décharge, par exemple. Ils mesurent également en toute fiabilité la réduction progressive au fil du temps du débit de gaz dans les décharges.

Les débitmètres calorimétriques de Höntzsch sont disponibles sous la forme de sondes plongeantes à insérer dans des conduites d’un diamètre intérieur à partir de 25 mm et de tubes de mesure d’un diamètre intérieur à partir de 8 mm.

Les débitmètres thermiques, aussi désignés sous le nom de débitmètres calorimétriques, sont employés pour les applications les plus diverses nécessitant une mesure du débit volumique standard. Parmi les autres domaines d’application des débitmètres massiques thermiques pour la mesure du débit des gaz propres, il y a la mesure fixe ou mobile de la consommation dans l’air, l’air comprimé, le gaz de décharge, le gaz naturel, l’azote (N2), le méthane (CH4), l’hélium (He2), l’argon (Ar), le propane (C3H8), le butane (C4H10), le dioxyde de carbone (CO2), l’hydrogène (H), l’hexaflorure de soufre (SF6), l’acétylène (E2H2), etc.; les mesures proportionnelles du débit massique des gaz; la mesure de la vitesse d’écoulement standard 0,8 ... 200 m/s ainsi que la mesure du débit volumique standard à partir de 0,04 m²/h avec une constante de temps de 1 s seulement.

Nos débitmètres calorimétriques conviennent particulièrement bien à une utilisation dans des atmosphères explosives (ATEX, CSA).

What types of media can be used using thermal flow measurement?

Thermal measuring devices are particularly suitable for clean, dry and pure gases. 

  • Air and compressed air - for consumption measurement, leak detection and energy management
  • Process and fuel gases - natural gas, city gas, propane (C3H8), butane (C4H10), methane (CH4)
  • Industrial gases - nitrogen (N2), carbon dioxide (CO2), oxygen (O2), argon (Ar), helium (He)
  • Specialty gases - sulfur hexafluoride (SF6) for leak testing, ethyne (C2H2) for welding applications
  • Biogenic gases - landfill gas and biogas for monitoring energy and environmental processes
  • Future energy sources - hydrogen (H2) for industrial and energy applications

The most common fields of application for thermal sensors are for example:

  • Consumption quantity measurement for energy monitoring, energy management and in facility operations
  • Fixed and portable consumption quantity measurement in air and different clean gases
  • Detection of leaks in process plants
  • Performance monitoring of compressors
  • Aeration air in wastewater treatment tanks/nitrification tanks
  • Measurement of very low flow velocities
  • Laminar flow applications in clean rooms, laboratories, under fan-filter-units, in production areas of the pharmaceutical (glove boxes); food-processing- and semiconductor industry (isolators)
  • Monitoring of settling velocity for example in the automotive industry (paint booths)
  • For high-precision gas mass flow proportional measurements such as in engine test benches, climatic chambers, combustion control and supply burner air
  • Aerospace, on ships and boats

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Multigas applications and their areas of application

Thermal mass flow meters can be configured to measure various gases without requiring complex adjustments to the device. 

With the latest sensor generations, the same device, optionally equipped with M-Bus, can be used in hazardous areas category 3G and 3D (zones 2 and 22) without requiring recalibration or return to the manufacturer. This means that a single base unit is sufficient, simplifying handling during operation and storage.

The ability to easily switch between gases allows use even in systems with varying requirements. In addition, additional gases can be integrated at any time as special characteristics that are based on a real-gas calibration in our in-house laboratory. If you're interested we are happy to assist you with any further questions.

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