Bellenteller: drie ideeën gecombineerd

[hansHalberstadt]

Naast de eenvoud blinkt Herman's meetsysteem uit in een enorme meetrange van enkele decaden, door de cyclustijd als keuze voor de meetwaarde.

Dat was bij mij inderdaad een van de problemen met de turbineflowmeter.

[GeHan]

resultaat:
met ballon: 26 ml/uur lek
zonder ballon 10 ml /uur lek
Dus ballon lekt 16 ml/uur via de wand. Over 1 week gisting is dat dus 2,7 liter en dat komt overeen met 5,5 gram koolzuur uit 11 gram vergistbare suiker. In 20 liter brouwsel van 4,7% alcohol zit ca 1500 g vergistbare suiker dus maak je een foutje van 0.7%. Dat lijkt dus geen probleem.

Fijn dat je het permeatie-lek gemeten hebt Hans, dus het lijkt acceptabel zeker als je enkel een indicatieve meting nastreeft.


Verder denk ik wel dat Herman zich toch (onbewust) een beetje rijk rekende:

De relatieve druk op de ballon (tussen binnen en buitenwand) is 2 mbar en geen 2 bar. Of gaat het uit van de absolute druk dan is het ongeveer 1 bar, toch?

Bij 2 mbar en 10 um wanddikte dan zou het ongeveer 0,002% zijn, dan valt het wel weer mee. Of reken ik me rijk?

Permeatie processen zijn partiële druk gedreven. Dus de partiële drukverschil over de ballon is niet 2 mbar zoals Herman aannam, maar 1013 + 2 mbar. Hiermee komt de afgeschatte permeatie van William's model (https://www.hobbybrouwen.nl/forum/index.php/topic,17917.msg262350.html#msg262350) een lek van 1 %, en dat past dus best goed op jouw gemeten permeatie-lek.

evt kun je de koolzuur die vrij komt in een bakje rond de ballon houden. dan heb je koolzuur in de ballon en buiten de ballon en lekt er niets meer via de wand.

Op papier zal dat helpen om het permeatie-lek van 1 % te verkleinen alleen hoe ziet dat in de praktijk uit?  Lijkt het dan niet op een vast buffer-volume ipv de ballon?

[hansHalberstadt]

Op papier zal dat helpen om het permeatie-lek van 1 % te verkleinen alleen hoe ziet dat in de praktijk uit?  Lijkt het dan niet op een vast buffer-volume ipv de ballon?

De ballon zit aan een slang met klepjes die vanuit het gistingsvat komt. Je kunt simpel de ballon met klepjes in een vrijwel afgesloten emmer leggen met bijvoorbeeld een waterslot erop. Dan komt de koolzuur vanuit de ballon via het uitstroomklepje in de emmer en vult die dus met de koolzuur die vrij komt via aanvoerklepje-ballon-afvoerklepje.

[GeHan]

De ballon zit aan een slang met klepjes die vanuit het gistingsvat komt. Je kunt simpel de ballon met klepjes in een vrijwel afgesloten emmer leggen met bijvoorbeeld een waterslot erop. Dan komt de koolzuur vanuit de ballon via het uitstroomklepje in de emmer en vult die dus met de koolzuur die vrij komt via aanvoerklepje-ballon-afvoerklepje.

Zeker Hans dat zou inderdaad het kleine permeatie lek nog verder reduceren. Mijn overweging hier zou zijn dat als je toch een omvattende emmer in je ontwerp meeneemt, dat je deze net zo goed als vastvolumebuffervat kunt gebruiken, dan heb je de ballon niet nodig en dus elimineer je ook andere nadelen zoals het na verloop van tijd oprekken van de rubber.

[hansHalberstadt]

als je toch een omvattende emmer in je ontwerp meeneemt, dat je deze net zo goed als vastvolumebuffervat kunt gebruiken, dan heb je de ballon niet nodig en dus elimineer je ook andere nadelen zoals het na verloop van tijd oprekken van de rubber.

Hoe doe je dat dan zonder weer een rubber vel? Water werkt niet goed omdat daar veel koolzuur in oplost, dus weer meetfouten.

[GeHan]

Hoe doe je dat dan zonder weer een rubber vel? Water werkt niet goed omdat daar veel koolzuur in oplost, dus weer meetfouten.

Geen water maar gewoon een vast buffer-volume (V_Buffer) waar je de druk in laat oplopen tot enkele mb overdruk (Dp_CO2), voordat je deze overdruk weer laat ontsnappen/vereffenen naar de atmosfeer met de 3-wegklep zoals Herman dat beschrijft in: https://www.hobbybrouwen.nl/forum/index.php/topic,17917.msg262490.html#msg262490.

Met de algemene gaswet kun je dan opgevangen CO₂ massa per cyclus (Dm_CO2) berekenen:

      Dp_CO2*V_buffer = Dm_CO2*R/M_CO2*T --> Dm_CO2 = Dp_CO2*V_buffer*M_CO2/(R*T)

Met M_CO2 zijnde de Molmassa CO₂ = 44 g/mol, R de gasconstante: 8,314 J/(mol*K), en T de absolute temperatuur ca 290 K.

Voor een ballon als buffer-volume geldt natuurlijk dezelfde gaswet maar dan is ook het buffervolume flexibel (DV_buffer ipv V_buffer). Zie ook bericht #84.

Door de formules klinkt het allemaal veel ingewikkelder, maar het komt qua meetprincipe op hetzelfde neer als bij de ballon. Je kunt dezelfde validatie test als Herman met ballon-bellenteller heeft gedaan.

[hansHalberstadt]

Ga je dit zelf bouwen?

[El Pastor Belga Cusco(MaJa)]

https://nl.aliexpress.com/item/1005006497937846.html?spm=a2g0o.productlist.main.3.62824e91pB4OAS&algo_pvid=2fdf8705-1fca-4fcf-8aeb-44254c86514f&algo_exp_id=2fdf8705-1fca-4fcf-8aeb-44254c86514f-1&pdp_ext_f=%7B%22order%22%3A%2252%22%2C%22eval%22%3A%221%22%7D&pdp_npi=4%40dis%21PEN%21295.89%21295.89%21%21%21566.08%21566.08%21%40210337c117417209031281342eacfc%2112000037929708417%21sea%21PE%21180197946%21ACX&curPageLogUid=JLvuY33yZnLw&utparam-url=scene%3Asearch%7Cquery_from%3A

Deze kan misschien gebruikt worden.

[GeHan]

Ga je dit zelf bouwen?

Was zeker van plan om hier wat proefjes aan te wagen, binnen 'afzienbare' tijd.

[GeHan]

https://nl.aliexpress.com/item/1005006497937846.html?spm=a2g0o.productlist.main.3.62824e91pB4OAS&algo_pvid=2fdf8705-1fca-4fcf-8aeb-44254c86514f&algo_exp_id=2fdf8705-1fca-4fcf-8aeb-44254c86514f-1&pdp_ext_f=%7B%22order%22%3A%2252%22%2C%22eval%22%3A%221%22%7D&pdp_npi=4%40dis%21PEN%21295.89%21295.89%21%21%21566.08%21566.08%21%40210337c117417209031281342eacfc%2112000037929708417%21sea%21PE%21180197946%21ACX&curPageLogUid=JLvuY33yZnLw&utparam-url=scene%3Asearch%7Cquery_from%3A

Deze kan misschien gebruikt worden.

Heb je ervaring met deze?
Zover ik me kan herinneren zijn Mass Flow Meters best nauwkeurig, indien gekalibreerd voor juiste gas, echter de meetrange is vaak beperkt. Dus ik betwijfel of je met dit type meter meerdere decades kunt afdekken, om begin en staart van de vergisting te volgen, maar misschien is dat achterhaalde kennis.

[hansHalberstadt]

Zover ik me kan herinneren zijn Mass Flow Meters best nauwkeurig, indien gekalibreerd voor juiste gas, echter de meetrange is vaak beperkt. Dus ik betwijfel of je met dit type meter meerdere decades kunt afdekken, om begin en staart van de vergisting te volgen.

ik denk dat we op dezelfde golflengte zitten. Precies die vraag had ik ook in mijn hoofd.

[hansHalberstadt]

Een van de mooiste principes vind ik nog gewoon de simpele gasmeter die werkt met balg. Door de balg heb je geen elektronica nodig (volledig mechanisch) en kan ook nog vanwege de balg flow meten vanaf 0.

[Schanulleke]

Een van de mooiste principes vind ik nog gewoon de simpele gasmeter die werkt met balg. Door de balg heb je geen elektronica nodig (volledig mechanisch) en kan ook nog vanwege de balg flow meten vanaf 0.

Nog mooier is een zeepvliesmeter. Een zeepvliesje opwekken aan de onderkant van een buisje met bijvoorbeeld een pipetballonnetje en de tijd meten die het zeepvliesje er over doet om een bepaalde afstand (bv tussen twee streepjes) in het buisje af te leggen. Leent zich goed voor zelfbouw en hoeft bijna niets te kosten.

[hansHalberstadt]

Nog mooier is een zeepvliesmeter. Een zeepvliesje opwekken aan de onderkant van een buisje met bijvoorbeeld een pipetballonnetje en de tijd meten die het zeepvliesje er over doet om een bepaalde afstand (bv tussen twee streepjes) in het buisje af te leggen. Leent zich goed voor zelfbouw en hoeft bijna niets te kosten.

Maak je dan gebruik van het effect van koolzuurdiffusie door de wand van zo'n belletje? Of werkt dat vooral verstorend op het meetprincipe daarvan?

[Schanulleke]

Maak je dan gebruik van het effect van koolzuurdiffusie door de wand van zo'n belletje? Of werkt dat vooral verstorend op het meetprincipe daarvan?

Het is geen belletje. De gasstroom door het buisje pikt een zeepvliesje op en transporteert dat naar boven. Met een stopwatch of iets dergelijks meet je de tijd tussen twee streepjes en volume/tijd is dan de gasstroom in cm³/s.

[GeHan]

een van de mooitste principes vind ik nog gewoon de simpele gasmeter die werkt met balg. door de balg heb je geen elektronica nodig (volledig mechanisch) en kan ook nog vanwege de balg flow meten vanaf 0.

Ik heb dit ooit geprobeerd en liep tegen hetzelfde probleem als Bert: https://www.hobbybrouwen.nl/forum/index.php/topic,28319.msg491919.html#msg491919.
Zelf zag ik er geen heil in maar Bert ging de uitdaging aan en is tot een interessante oplossing gekomen, echter 'helaas', als je je beperkt tot slechts zuiver mechanische oplossing, niet zonder toegevoegde elektronica. Maar nog steeds indrukwekkend en ook het overwegen waard.

[hansHalberstadt]

Ik heb dit ooit geprobeerd en liep tegen hetzelfde probleem als Bert: https://www.hobbybrouwen.nl/forum/index.php/topic,28319.msg491919.html#msg491919.
Zelf zag ik er geen heil in maar Bert ging de uitdaging aan en is tot een interessante oplossing gekomen, echter 'helaas', als je je beperkt tot slechts zuiver mechanische oplossing, niet zonder toegevoegde elektronica. Maar nog steeds indrukwekkend en ook het overwegen waard.

Een van de aandachtspunten is dat het klepje moet omslaan voordat de gastoevoer stopt. Maar in een gasmeter hebben ze dat dus opgelost

[GeHan]

Nog mooier is een zeepvliesmeter. Een zeepvliesje opwekken aan de onderkant van een buisje met bijvoorbeeld een pipetballonnetje en de tijd meten die het zeepvliesje er over doet om een bepaalde afstand (bv tussen twee streepjes) in het buisje af te leggen. Leent zich goed voor zelfbouw en hoeft bijna niets te kosten.

Zeker, ook een mooi, simpel en nauwkeurig meetprinciepe met een brede meetrange: https://www.geminibv.nl/labware/varian-optiflow-520-digitale-flowmeter/

Maar over mooi/mooier/mooist-smaak valt niet of juist heel lang te twisten.

Maak je dan gebruik van het effect van koolzuurdiffusie door de wand van zo'n belletje? Of werkt dat vooral verstorend op het meetprincipe daarvan?

Als je doelt op CO₂-diffusie verliezen dan valt dat mee: de naburige bellen bevatten ook CO₂ (Dus net zoals die 2e omsluiting gevuld met CO₂ rond de ballon die jij had bedacht) en wat ook meehelpt is dat de Bellen relatief beperkte tijd bestaan.

[GeHan]

een van de aandachtspunten is dat het klepje moe omslaan voordat de gastoevoer stopt. Maar in een gasmeter hebben ze dat dus opgelost

Fijn dat het inmiddels, Mechanisch dan wel Elektronisch, is opgelost, misschien is dat wel van Bert's draadje afgekeken.

[El Pastor Belga Cusco(MaJa)]

https://www.dubai-sensor.com/blog/rangeability-turndown-ratio-in-flow-meters/

1000/1 voor een temperatuur massa debietsmeter. ik denk dat dit wel kan.

bij 20l/min kan je dan meten tot 0.02l/minof 20ml/min

[hansHalberstadt]

Hier een plaatje van aantal ml/min wat ik gemeten heb met mijn installatie van 50 liter.

20 ml/min betekent dat je de eerste halve dag mist en ook alles na dag 4.5

[GeHan]

https://www.dubai-sensor.com/blog/rangeability-turndown-ratio-in-flow-meters/

1000/1 voor een temperatuur massa debietsmeter. ik denk dat dit wel kan.

bij 20l/min kan je dan meten tot 0.02l/minof 20ml/min

Met een Turndown Ratio (TR = Max bereik : Min Bereik) van 1000:1 voor mass flowmeters verdienen deze zeker meer aandacht voor deze toepassing. Bedankt voor de tip weer wat geleerd.  
Jouw link geeft een mooi overzicht hoe dit tov enkele andere meetmethoden uitvalt:


Wat mij wel nog afschrikt is de hoge onnauwkeurigheid van 3% FS (Full Scale) voor die AliExpress MFM die jij voorstelt. Ik vraag me af of deze onnauwkeurigheid de TR voor deze sensor in de praktijk beperkt tot slechts 35:1!?
Veder is het meetbereik van de kleinste uitvoering nog een factor 30 te groot voor een flow van 25 liter CO₂ per uur, bij een vergisting van 25 liter batch.

Bert heeft trouwens ook een MFM-achtig systeen ontworpen en gebouwd dat, zover ik kan overzien, ook aardig/goed voldoet: https://www.hobbybrouwen.nl/forum/index.php/topic,28319.msg433691.html#msg433691

Hiervoor heeft hij als basis een relatief goedkope sensor (thermische Anemometer FS1) gebruikt, die op papier een TR haalt van 10000:1, maar die niet meer wordt gemaakt:

[hansHalberstadt]

https://www.hobbybrouwen.nl/forum/index.php/topic,28319.msg433691.html#msg433691

Hiervoor heeft hij als basis een relatief goedkope sensor (thermische Anemometer FS1) gebruikt, die op papier een TR haalt van 10000:1, maar die niet meer wordt gemaakt:

Die heeft een detectie treshold van 1 cm/s zo te zien. Met een minimum flow van bv 1 ml/min = 0,017 ml/s (zie mijn metingen hierboven) heb je dus een oppervlak nodig van 0.017 cm². Dat is een gaatje van ca 1,3 x 1,3 mm. Dus je zou dan een taps toelopend buisje moeten maken met die oppervlakte als uitstroom en die straal dan langs het opnemertje leiden. Maar e.e.a. geeft voor mij al aan dat het al aan de onderkant zit van wat haalbaar is. Zo het opnemertje in een buisje zetten van bijvoorbeeld 5 mm diameter 0.2 cm² kom je al een factor 10 tekort.   

[hansHalberstadt]

Er zijn ook nog andere technieken die bijvoorbeeld ook bij switch mode power supplies (mijn vakgebied) gebruikt worden. Dat is de zogenaamde 'burst mode' in plaats van een constant klein vermogen over te sturen spaar je het vermogen op gedurende korte pulsen. Die korte pulsen geven dan een hele hoge efficiency en zo haal je hoge efficiency- bij part load.
Dit idee zou je ook kunnen inzetten hier.
Je spaart dan bv 100 ml CO₂ op in een balg met een klein gewichtje erop en met een klepje. Dat klepje gaat dan open als het balgje vol is en geeft dan een uitstroom met veel hogere snelheid gedurende een bepaalde tijd. Die snelheid ligt dan in het bereik van je meetinstrument en kun je dus met hoge nauwkeurigheid meten. Daarna gaat het klepje weer dicht bv als de balg nog 10% gevuld is. Zo krijg je een burst mode met hoge meetnauwkeurigheid bij burst aan en bij burst uit meet je 0. gemiddeld is dat hetzelfde als wanneer je continue meet, maar dan met een vele malen hogere nauwkeurigheid.

[El Pastor Belga Cusco(MaJa)]

hier een plaatje van aantal ml/min wat ik gemeten heb met mijn installatie van 50 liter.

20 ml/min betekent dat je de eerste halve dag mist en ook alles na dag 4.5

Dan koop je er een van 150 ml max en heb je een min van 0,15 ml
Als rekenwonder moest je dat toch al gezien en berekend hebben.
ps en dan heb je nog over want je max is minder dan 60
Als je er een van 100 ml/m max hebt zit je aan 0,1 ml/m min
Ik denk dat dat iets exacter is dan wat je me nu laat zien.