مقدمه ای بر انواع مختلف فلومترهای سیال - روزنه ها، ونچری ها، نازل ها، روتامترها، لوله های پیتوت، کالریمتری، توربین، گرداب، الکترومغناطیسی، داپلر، التراسونیک، حرارتی، کوریولیس.
اصول اندازه گیری جریان
دبی سنج فشار دیفرانسیل
سرعت سنج جریان
جریان سنج با جابجایی مثبت
جریان سنج جرمی
برای فلومترهای کانال باز - سرریزها، فلوم ها، روزنه های غوطه ور، کنتورهای جریان، جریان سنج های صوتی و موارد دیگر
فلومترهای فشار تفاضلی
در یک دستگاه افت فشار دیفرانسیل، جریان با اندازهگیری افت فشار بر روی یک مانع وارد شده در جریان محاسبه میشود. دبی سنج فشار دیفرانسیل بر اساس معادله برنولی است که در آن افت فشار و سیگنال اندازه گیری بیشتر تابعی از سرعت جریان مربع است.
dp = ρ v2 / 2 (1)
جایی که
dp = اختلاف فشار (Pa، psi)
ρ = چگالی سیال (kg/m3، slugs/ft3)
v = سرعت جریان (m/s، in/s)
توجه داشته باشید که استفاده از "سر" به جای "فشار" رایج است.
h = dp / γ (2)
جایی که
h = سر (m، in)
γ = وزن مخصوص (N/m3، lb/ft3)
انواع رایج دبی سنج های فشار تفاضلی عبارتند از:
صفحات اوریفیس
نازل های جریان
لوله های ونتوری
ناحیه متغیر - روتامترها
صفحه اوریفیس
با یک صفحه روزنه، جریان سیال از طریق اختلاف فشار از سمت بالادست به سمت پایین دست یک لوله تا حدی مسدود شده اندازه گیری می شود. صفحه ای که جریان را مسدود می کند یک انسداد دقیق اندازه گیری شده ایجاد می کند که لوله را باریک می کند و سیال جاری را مجبور می کند منقبض شود.
صفحات اوریفیس ساده، ارزان هستند و تقریباً برای هر کاربرد و در هر ماده ای قابل تحویل هستند.
نسبت پایین آمدن برای صفحات روزنه ای کمتر از 5:1 است. دقت آنها در نرخ جریان پایین ضعیف است. دقت بالا به صفحه روزنه ای با شکل خوب، با لبه تیز به سمت بالادست بستگی دارد. پوشیدن دقت را کاهش می دهد.
اوریفیس، نازل و متر ونتوری
لوله ونتوری
به دلیل سادگی و قابل اعتماد بودن، فلومتر لوله ونتوری اغلب در مواردی استفاده می شود که با نسبت های پایین تر یا افت فشار کمتری نسبت به صفحه روزنه ای که می تواند ارائه دهد، از آن استفاده می شود.
در لوله ونتوری، دبی سیال با کاهش سطح مقطع جریان در مسیر جریان اندازهگیری میشود و اختلاف فشار ایجاد میشود. پس از ناحیه منقبض، سیال از یک بخش خروجی بازیابی فشار عبور می کند، جایی که تا 80? از فشار دیفرانسیل تولید شده در ناحیه منقبض، بازیابی می شود.
با ابزار دقیق و کالیبراسیون جریان مناسب، دبی لوله ونتوری را می توان با دقت مناسب تا حدود 10 درصد از محدوده مقیاس کامل خود کاهش داد. این یک نرخ کاهش 10:1 را ارائه می دهد. توجه داشته باشید که مانومتری برای لوله ونتوری یا دهانه باید در زیر خط یا لوله درجه هیدرولیک نصب شود.
اوریفیس، نازل و متر ونتوری
نازل های جریان
نازل های جریان اغلب به عنوان عناصر اندازه گیری جریان هوا و گاز در کاربردهای صنعتی استفاده می شوند.
نازل جریان نسبتاً ساده و ارزان است و برای بسیاری از کاربردها در بسیاری از مواد موجود است.
نسبت پایین آمدن و دقت را می توان با صفحه روزنه مقایسه کرد.
اوریفیس، نازل و متر ونتوری
نازل صوتی - نازل جریان بحرانی (خفه شده).
هنگامی که گاز از طریق یک نازل شتاب می گیرد، سرعت افزایش می یابد و فشار و چگالی گاز کاهش می یابد. حداکثر سرعت در ناحیه گلو، حداقل ناحیه، جایی که 1 ماخ یا سونیک می شکند، به دست می آید. در این مرحله امکان افزایش جریان با کاهش فشار پایین دست وجود ندارد. جریان خفه شده است.
این وضعیت در بسیاری از سیستم های کنترل برای حفظ نرخ جریان گاز ثابت، دقیق و قابل تکرار بدون تاثیر فشار پایین دست استفاده می شود.
بازیابی افت فشار در روزنه ها، نازل ها و مترهای ونتوری
پس از ایجاد اختلاف فشار در دبی سنج فشار دیفرانسیل، سیال از قسمت خروجی بازیابی فشار عبور می کند، جایی که فشار دیفرانسیل تولید شده در ناحیه منقبض تا حدی بازیابی می شود.
همانطور که می بینیم، افت فشار در صفحات روزنه ای بیشتر از لوله های ونتوری است.
فلومتر یا روتامتر منطقه متغیر
روتامتر شامل یک لوله شیشه ای (یا پلاستیکی) با جهت عمودی با انتهای بزرگتر در بالا و یک شناور اندازه گیری است که آزادانه در داخل لوله حرکت می کند. جریان سیال باعث می شود که شناور در لوله بالا برود زیرا اختلاف فشار رو به بالا و شناوری سیال بر اثر گرانش غلبه می کند.
شناور تا زمانی بالا می رود که ناحیه حلقوی بین شناور و لوله به اندازه کافی افزایش یابد تا حالت تعادل دینامیکی بین فشار دیفرانسیل رو به بالا و عوامل شناوری و عوامل گرانش رو به پایین ایجاد شود.
ارتفاع شناور نشان دهنده سرعت جریان است. لوله را می توان در واحدهای جریان مناسب کالیبره و درجه بندی کرد.
روتامترها معمولاً دارای نسبت کاهشی تا 12:1 هستند. دقت ممکن است به اندازه 1% امتیاز مقیاس کامل باشد.
از شناورهای مغناطیسی می توان برای عملکردهای هشدار و انتقال سیگنال استفاده کرد.
دبی سنج های سرعت
در یک فلومتر سرعت، دبی با اندازه گیری سرعت در یک یا چند نقطه در جریان، و ادغام سرعت جریان در ناحیه جریان محاسبه می شود.
لوله های پیتوت
لوله پیتوت یکی از پرکاربردترین (و ارزانترین) روشها برای اندازهگیری جریان سیال است، بهویژه در کاربردهای هوا مانند سیستمهای تهویه و تهویه مطبوع، حتی در هواپیماها برای اندازهگیری سرعت استفاده میشود.
لوله پیتوت سرعت جریان سیال را با تبدیل انرژی جنبشی جریان به انرژی پتانسیل اندازه گیری می کند.
استفاده از لوله پیتوت محدود به اندازه گیری نقطه ای است. با کاوشگر پیتوت "آنوبار" یا چند روزنه، فشار دینامیکی را می توان در سطح پروفیل سرعت اندازه گیری کرد و آنوبار یک اثر میانگین به دست می آورد.
فلومتر کالریمتری
اصل کالریمتری برای اندازه گیری جریان سیال مبتنی بر دو سنسور دما است که در تماس نزدیک با سیال هستند اما از یکدیگر عایق حرارتی هستند.
یکی از دو سنسور به طور مداوم گرم می شود و از اثر خنک کننده سیال جاری برای نظارت بر دبی استفاده می شود. در شرایط سیال ساکن (بدون جریان) اختلاف دمای ثابتی بین دو سنسور دما وجود دارد. هنگامی که جریان سیال افزایش می یابد، انرژی گرمایی از سنسور گرم گرفته می شود و اختلاف دمای بین سنسورها کاهش می یابد. کاهش متناسب با سرعت جریان سیال است.
زمان پاسخ به دلیل هدایت حرارتی سیال متفاوت خواهد بود. به طور کلی رسانایی حرارتی پایین تر برای اندازه گیری مناسب نیاز به سرعت بالاتری دارد.
فلومتر کالریمتری می تواند دقت نسبتا بالایی را در دبی های کم به دست آورد.
فلومتر توربین
طراحی های مختلفی برای تولید دبی سنج های توربین وجود دارد، اما به طور کلی همه آنها بر اساس یک اصل ساده هستند:
اگر سیالی از طریق لوله حرکت کند و بر روی پره های توربین اثر بگذارد، توربین شروع به چرخش و چرخش می کند. نرخ اسپین برای محاسبه جریان اندازه گیری می شود.
اگر توربین متر برای یک سیال منفرد کالیبره شده باشد و در شرایط ثابت استفاده شود، نسبت چرخش ممکن است بیش از 100:1 باشد. دقت ممکن است بهتر از +/-0.1? باشد.
فلومتر ورتکس
انسداد در جریان سیال گرداب هایی را در جریان پایین دست ایجاد می کند. هر انسداد دارای یک سرعت بحرانی جریان سیال است که در آن ریزش گردابی رخ می دهد. ریزش گردابی نمونه ای است که در آن مناطق کم فشار متناوب در پایین دست ایجاد می شود.
این مناطق متناوب فشار کم باعث می شود که انسداد به سمت منطقه کم فشار حرکت کند. با سنسورهایی که گرداب ها را می سنجند، قدرت جریان را می توان اندازه گیری کرد.
اصل جریان سنج گرداب - مقدمه ای بر اصل فلومتر گردابی.
فلومتر آب
یک جریان سنج الکترومغناطیسی بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی عمل می کند که بیان می کند زمانی که هادی در میدان مغناطیسی حرکت می کند ولتاژ القا می شود. مایع به عنوان هادی عمل می کند و میدان مغناطیسی توسط سیم پیچ های پرانرژی خارج از لوله جریان ایجاد می شود.
ولتاژ تولید شده نسبت مستقیمی با دبی دارد. دو الکترود نصب شده در دیواره لوله، ولتاژی را که توسط یک عنصر ثانویه اندازه گیری می شود، تشخیص می دهند.
فلومترهای الکترومغناطیسی می توانند مایعات و دوغاب های سخت و خورنده را اندازه گیری کنند و می توانند جریان را در هر دو جهت با دقت یکسان اندازه گیری کنند.
فلومترهای الکترومغناطیسی مصرف برق نسبتا بالایی دارند و فقط برای سیالات رسانای الکتریکی به عنوان آب قابل استفاده هستند.
اصل جریان سنج الکترومغناطیسی - مقدمه ای بر اصل جریان سنج الکترومغناطیسی
فلومتر داپلر اولتراسونیک
تأثیر حرکت منبع صوتی و تأثیر آن بر فرکانس صدا توسط کریستین یوهان داپلر مشاهده و توصیف شد.
فرکانس سیگنال منعکس شده توسط سرعت و جهت جریان سیال اصلاح می شود
اگر سیال به سمت مبدل حرکت کند، فرکانس سیگنال برگشتی افزایش می یابد. با دور شدن سیال از مبدل، فرکانس سیگنال برگشتی کاهش می یابد.
اختلاف فرکانس برابر فرکانس بازتابی منهای فرکانس مبدا است و می توان از آن برای محاسبه سرعت جریان سیال استفاده کرد.
داپلر اولتراسونیک و فلومتر زمان پرواز
فلومتر جابجایی مثبت
فلومتر جابجایی مثبت جریان سیال فرآیند را توسط روتورهای نصب شده دقیق به عنوان عناصر اندازه گیری جریان اندازه گیری می کند. حجم های مشخص و ثابت بین روتورها جابه جا می شوند. چرخش روتورها متناسب با حجم سیال جابجا شده است.
تعداد چرخش های روتور توسط یک ترانسمیتر پالس الکترونیکی یکپارچه شمارش می شود و به حجم و سرعت جریان تبدیل می شود.
ساخت روتور جابجایی مثبت را می توان به چند روش انجام داد:
پیستون مترهای رفت و برگشتی از نوع تک پیستونی و چند پیستونی می باشند.
کنتورهای دنده بیضی دارای دو چرخ دنده بیضی شکل با دندانه های همگام و نزدیک می باشند. مقدار ثابتی مایع برای هر دور از متر عبور می کند. چرخش شفت را می توان برای به دست آوردن نرخ های جریان خاص نظارت کرد.
دیسکمترهای نوتینگ دارای دیسکهای متحرکی هستند که بر روی یک کره متحدالمرکز واقع در محفظههای کروی دیوارههای جانبی نصب شدهاند. فشار مایعی که از محفظه اندازه گیری می گذرد باعث می شود دیسک در یک مسیر گردشی بدون چرخش حول محور خود تکان بخورد. این تنها بخش متحرک در محفظه اندازه گیری است.
پرهسنجهای دوار شامل پروانههای دوار، دو یا چند محفظه در داخل محفظههای کنتور است. پروانه ها در تماس مداوم با بدنه هستند. با چرخش پروانه، حجم ثابتی از مایع از هر محفظه به خروجی کنتور کشیده می شود. دورهای پروانه در واحدهای حجمی شمارش و ثبت می شود.
فلومتر جابجایی مثبت را می توان برای تمام سیالات نسبتاً غیر ساینده مانند روغن های گرمایشی، روغن های روانکاری، افزودنی های پلیمری، چربی حیوانی و گیاهی، جوهر چاپ، دی کلرودی فلورومتان R-12 و بسیاری موارد دیگر استفاده کرد.
دقت ممکن است تا 0.1? از نرخ کامل با TurnDown 70:1 یا بیشتر باشد.
فلومترهای جرمی
جرم سنج دبی جرمی را مستقیماً اندازه گیری می کند.
فلومتر حرارتی
فلومتر جرم حرارتی مستقل از چگالی، فشار و ویسکوزیته عمل می کند. مترهای حرارتی از یک عنصر حسگر گرم جدا شده از مسیر جریان سیال استفاده می کنند که در آن جریان جریان گرما را از عنصر حسگر هدایت می کند. گرمای هدایت شده مستقیماً با سرعت جریان جرمی متناسب است و اختلاف دما با جریان جرمی محاسبه می شود.
دقت دستگاه جریان جرم حرارتی به قابلیت اطمینان کالیبراسیون فرآیند واقعی و تغییرات دما، فشار، سرعت جریان، ظرفیت گرمایی و ویسکوزیته سیال بستگی دارد.
فلومتر کوریولیس
اندازه گیری مستقیم جرم، فلومترهای کوریولیس را از سایر فناوری ها متمایز می کند. اندازه گیری جرم به تغییرات فشار، دما، ویسکوزیته و چگالی حساس نیست. فلومترهای کوریولیس با قابلیت اندازه گیری مایعات، دوغاب و گازها، مترهای جهانی هستند.
جریان سنج جرمی کوریولیس از اثر کوریولیس برای اندازه گیری مقدار جرم در حال حرکت در عنصر استفاده می کند. سیالی که باید اندازه گیری شود از طریق یک لوله U شکل می گذرد که باعث می شود در یک نوسان هارمونیک زاویه ای ارتعاش کند. با توجه به نیروهای کوریولیس، لوله ها تغییر شکل داده و یک جزء ارتعاشی اضافی به نوسان اضافه می شود. این جزء اضافی باعث تغییر فاز در برخی از نقاط لوله می شود که با سنسورها قابل اندازه گیری است.
دبی سنج های Coriolis به طور کلی بسیار دقیق هستند، بهتر از +/-0.1? با نرخ چرخش بیش از 100:1. همچنین می توان از کوریولیس متر برای اندازه گیری چگالی سیالات استفاده کرد.
فلومترهای کانال را باز کنید
یک روش رایج برای اندازهگیری جریان از طریق یک کانال باز، اندازهگیری ارتفاع مایع در حین عبور از یک مانع به عنوان فلوم یا سرریز در کانال است.
معمولاً سرریز تیز کرستد، سرریز شکاف V، سرریز Cipolletti، سرریز بریدگی مستطیلی، فلوم پرشال یا فلوم ونتوری است.
استانداردهای اندازه گیری جریان سرریز - استانداردهای مهم و رایج مورد استفاده در اندازه گیری جریان سرریز
اندازه گیری دبی با سرریز - سرریزها اغلب برای اندازه گیری دبی در کانال های باز و رودخانه ها در ارتباط با تاسیسات آبرسانی و فاضلاب استفاده می شوند.
استانداردهای اندازه گیری جریان سرریز - استانداردهای مهم و رایج مورد استفاده در اندازه گیری جریان سرریز
ملاحظات انتخاب
فاکتورهای مهم در هنگام انتخاب دستگاه های اندازه گیری جریان هستند
دقت
هزینه
محدودیت های قانونی
محدوده سرعت جریان
از دست دادن سر
الزامات عملیاتی
نگهداری
طول عمر
این عوامل کم و بیش به هم مرتبط هستند. مثال - هزینه دبی سنج ها با دقت و کیفیت طول عمر افزایش می یابد.
برای خرید این محصول می توانید با شماره های زیر تماس یگیرید:
86031739-86047201-09128446731