فلومتر حرارتی چیست؟
فلومتر حرارتی (Thermal flowmeter) دستگاهی دقیق برای اندازه‌گیری دبی جرمی مایعات و مخصوصا گازها است. ترمال مس فلومتر از اصول انتقال حرارت سیالات برای اندازه‌گیری نرخ فلوی جرمی استفاده می‌کند. در واقع فلومترهای حرارتی بر پایه‌ی تحلیل میان دما و حرکت سیال کار می‌کنند. این ابزارها با کمک منبع حرارتی و سنسور دما، تغییرات حرارتی ناشی از عبور سیال را شناسایی و مقدار واقعی فلو را تشخیص می‌دهند.
برای درک بهتر، تصور کنید که یک سیم یا المان حرارتی در مسیر جریان سیال قرار دارد. زمانی که سیال از کنار این المان عبور می‌کند، مقداری از حرارت آن را جذب کرده و باعث خنک شدن المان می‌شود. در نتیجه، هرچه سرعت جریان سیال بیشتر باشد، این خنک‌شدگی هم بیشتر خواهد بود. این فرایند توسط دو سنسور حرارتی بدقت کنترل و اندازه‌گیری می‌شود.
بعبارتی یکی از این سنسورها بطور پیوسته گرم می‌شود و دیگری برای اندازه‌گیری دمای اولیه سیال مورد استفاده قرار می‌گیرد. بدین ترتیب، زمانی که سیال با سنسور گرم برخورد می‌کند و گرما را جذب می‌کند، اختلاف دما میان دو سنسور ثبت می‌شود. این اختلاف دما بگونه‌ای مستقیم با سرعت فلوی سیال در ارتباط است. پردازشگر دستگاه این اختلاف دما را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و سپس آن را به عددی مشخص برای میزان جریان سیال تفسیر می‌کند.
فلومتر حرارتی چیست؟ اجزای فلومتر ترمال
یکی از خصوصیت‌های مهم فلومترهای حرارتی اینست که به تغییرات فشار و دمای محیط حساسیت کمتری دارند. این موضوع باعث می‌شود در شرایط محیطی مختلف و حتی در جریان‌های گازی با دبی کوچک، دقت اندازه‌گیری بالایی ارائه دهند. همچنین، عدم وجود قطعات متحرک در ساختار این فلومترها، عمر مفید آنها را افزایش داده و نیاز به تعمیر و نگهداری را بحداقل می‌رساند.
انواع فلومتر حرارتی
فلومترهای حرارتی به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند: فلومتر حرارتی مستقیم (جابجایی مستقیم) و فلومتر حرارتی بای پس (غیر تماسی). هر یک از این دو نوع دارای امکانات و مزایای خاصی هستند و در کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه، به بررسی تفاوت‌های این دو نوع فلومتر و ویژگی‌های هر یک می‌پردازیم.
فلومتر حرارتی جابجایی مستقیم
در فلومترهای حرارتی جابجایی مستقیم، یک منبع حرارتی بطور مستقیم در مسیر حرکت سیال قرار دارد. این منبع حرارتی به سنسورهایی متصل است که پیوسته دمای سیال را اندازه‌گیری می‌کنند. زمانی که سیال از کنار منبع حرارتی عبور می‌کند، گرمایی از منبع حرارتی جذب شده و در نتیجه، سنسورها تغییرات دما را ثبت می‌کنند. این تغییرات دما مستقیماً به میزان دبی سیال بستگی دارد. از این نوع فلومتر برای اندازه‌گیری دقیق گازها، بویژه در محیط‌هایی با دما و فشار ثابت، استفاده می‌شود.
از آنجا که فلومتر حرارتی جابجایی مستقیم طراحی ساده‌ای دارد و نیازی به تجهیزات پیچیده برای تحلیل حرارت ندارد، این نوع فلومترها از نظر هزینه اقتصادی‌تر بوده و همچنین تعمیر و نگهداری آسان‌تری دارند. به همین دلیل، در صنایعی که نیاز به اندازه‌گیری مستمر فلو با کارایی بالا در اندازه‌گیری و هزینه پایین دارند، بسیار مورد استقبال قرار گرفته‌اند. در سیستم‌های تهویه مطبوع و خطوط لوله انتقال گاز، فلومترهای جابجایی مستقیم بدلیل ارائه نتایج دقیق و هزینه‌های پایین نگهداری، گزینه‌ای مناسب محسوب می‌شوند.
فلومتر حرارتی بای پس (غیر مستقیم)
در فلومترهای بای پس، سنسور حرارتی به نحوی مستقیم در تماس با خود سیال قرار نمی‌گیرد. در این روش، مسیر عبور سیال از کنار یک محفظه یا لوله حرارتی عبور می‌کند و سنسورها تغییرات حرارتی را بصورت غیرمستقیم ثبت می‌کنند. بعبارت دیگر، سیال با سنسور به‌طور مستقیم تماس ندارد؛ بلکه گرمای منتقل‌شده از طریق یک واسطه یا لایه‌ای از فلز به سیال منتقل می‌شود. این قابلیت باعث می‌شود که فلومتر بای پس برای محیط‌هایی که امکان تماس مستقیم با سیالات وجود ندارد، بخصوص در مواردی که سیال خورنده یا آلوده دارند، بسیار مناسب باشد.
فلومتر حرارتی بای پس (غیر مستقیم)
یکی از مزایای اصلی فلومترهای حرارتی بای پس، توانایی آنها در کار کرد در محیط‌های خورنده و خطرناک هست. این نوع فلومترها برای کاربردهایی که سیال حاوی ذرات خورنده یا مواد شیمیایی باشند، مناسب‌اند؛ زیرا بدون تماس مستقیم با سیال، از دقت بالایی در اندازه‌گیری برخوردار هستند و مانع از آسیب دیدن سنسور (رفرنس و فلو) می‌شوند. در صنایع شیمیایی و دارویی که کنترل دقیق فلوی آلاینده‌ها اهمیت دارد، این نوع فلومتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تفاوت‌های کلیدی بین فلومتر حرارتی مستقیم و بای پس
تفاوت‌های اصلی بین فلومتر حرارتی مستقیم و بای پس به چندین عامل کلیدی بستگی دارد که هرکدام برای کاربردهای خاصی مناسب هستند. فلومترهای حرارتی مستقیم بی‌واسطه با سیال در تماس‌اند و طراحی ساده‌تری دارند که هزینه‌های تعمیر و نگهداری آنها را پایین می‌آورد.
از سوی دیگر، فلومترهای بای پس بصورت باواسطه با سیال تماس دارند. این ویژگی موجب افزایش دوام این نوع فلومتر در محیط‌های خورنده و آلوده می‌شود. در نتیجه، هزینه نگهداری فلومترهای بای پس تقریبا بیشتر است، اما در شرایطی که دوام و پایداری تجهیزات اهمیت داشته باشد، این نوع فلومتر انتخاب اقتصادی‌تری محسوب می‌شود.
از نظر دقت و حساسیت، هر دو نوع فلومتر عملکرد مناسبی دارند؛ با این حال، فلومترهای بای پس بدلیل جداسازی سنسور از سیال، در تشخیص فلوهای پایین و شرایط حساس عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهند. روی همرفته، انتخاب نوع فلومتر حرارتی باید بر اساس شرایط عملیاتی و نیازهای خاص هر فرآیند صنعتی صورت گیرد. برای اندازه‌گیری دقیق گازها بدون تماس مستقیم با سیال، فلومترهای بای پس توصیه می‌شوند. اما در محیط‌هایی که سیال خورنده نیست و کاهش هزینه‌های نگهداری اولویت دارد، فلومترهای مستقیم انتخاب مناسبی خواهند بود.
منبع
فلومتر حرارتی (Thermal flowmeter) دستگاهی دقیق برای اندازه‌گیری دبی جرمی مایعات و مخصوصا گازها است. ترمال مس فلومتر از اصول انتقال حرارت سیالات برای اندازه‌گیری نرخ فلوی جرمی استفاده می‌کند. در واقع فلومترهای حرارتی بر پایه‌ی تحلیل میان دما و حرکت سیال کار می‌کنند. این ابزارها با کمک منبع حرارتی و سنسور دما، تغییرات حرارتی ناشی از عبور سیال را شناسایی و مقدار واقعی فلو را تشخیص می‌دهند.
برای درک بهتر، تصور کنید که یک سیم یا المان حرارتی در مسیر جریان سیال قرار دارد. زمانی که سیال از کنار این المان عبور می‌کند، مقداری از حرارت آن را جذب کرده و باعث خنک شدن المان می‌شود. در نتیجه، هرچه سرعت جریان سیال بیشتر باشد، این خنک‌شدگی هم بیشتر خواهد بود. این فرایند توسط دو سنسور حرارتی بدقت کنترل و اندازه‌گیری می‌شود.
بعبارتی یکی از این سنسورها بطور پیوسته گرم می‌شود و دیگری برای اندازه‌گیری دمای اولیه سیال مورد استفاده قرار می‌گیرد. بدین ترتیب، زمانی که سیال با سنسور گرم برخورد می‌کند و گرما را جذب می‌کند، اختلاف دما میان دو سنسور ثبت می‌شود. این اختلاف دما بگونه‌ای مستقیم با سرعت فلوی سیال در ارتباط است. پردازشگر دستگاه این اختلاف دما را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و سپس آن را به عددی مشخص برای میزان جریان سیال تفسیر می‌کند.
فلومتر حرارتی چیست؟ اجزای فلومتر ترمال
یکی از خصوصیت‌های مهم فلومترهای حرارتی اینست که به تغییرات فشار و دمای محیط حساسیت کمتری دارند. این موضوع باعث می‌شود در شرایط محیطی مختلف و حتی در جریان‌های گازی با دبی کوچک، دقت اندازه‌گیری بالایی ارائه دهند. همچنین، عدم وجود قطعات متحرک در ساختار این فلومترها، عمر مفید آنها را افزایش داده و نیاز به تعمیر و نگهداری را بحداقل می‌رساند.
انواع فلومتر حرارتی
فلومترهای حرارتی به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند: فلومتر حرارتی مستقیم (جابجایی مستقیم) و فلومتر حرارتی بای پس (غیر تماسی). هر یک از این دو نوع دارای امکانات و مزایای خاصی هستند و در کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه، به بررسی تفاوت‌های این دو نوع فلومتر و ویژگی‌های هر یک می‌پردازیم.
فلومتر حرارتی جابجایی مستقیم
در فلومترهای حرارتی جابجایی مستقیم، یک منبع حرارتی بطور مستقیم در مسیر حرکت سیال قرار دارد. این منبع حرارتی به سنسورهایی متصل است که پیوسته دمای سیال را اندازه‌گیری می‌کنند. زمانی که سیال از کنار منبع حرارتی عبور می‌کند، گرمایی از منبع حرارتی جذب شده و در نتیجه، سنسورها تغییرات دما را ثبت می‌کنند. این تغییرات دما مستقیماً به میزان دبی سیال بستگی دارد. از این نوع فلومتر برای اندازه‌گیری دقیق گازها، بویژه در محیط‌هایی با دما و فشار ثابت، استفاده می‌شود.
از آنجا که فلومتر حرارتی جابجایی مستقیم طراحی ساده‌ای دارد و نیازی به تجهیزات پیچیده برای تحلیل حرارت ندارد، این نوع فلومترها از نظر هزینه اقتصادی‌تر بوده و همچنین تعمیر و نگهداری آسان‌تری دارند. به همین دلیل، در صنایعی که نیاز به اندازه‌گیری مستمر فلو با کارایی بالا در اندازه‌گیری و هزینه پایین دارند، بسیار مورد استقبال قرار گرفته‌اند. در سیستم‌های تهویه مطبوع و خطوط لوله انتقال گاز، فلومترهای جابجایی مستقیم بدلیل ارائه نتایج دقیق و هزینه‌های پایین نگهداری، گزینه‌ای مناسب محسوب می‌شوند.
فلومتر حرارتی بای پس (غیر مستقیم)
در فلومترهای بای پس، سنسور حرارتی به نحوی مستقیم در تماس با خود سیال قرار نمی‌گیرد. در این روش، مسیر عبور سیال از کنار یک محفظه یا لوله حرارتی عبور می‌کند و سنسورها تغییرات حرارتی را بصورت غیرمستقیم ثبت می‌کنند. بعبارت دیگر، سیال با سنسور به‌طور مستقیم تماس ندارد؛ بلکه گرمای منتقل‌شده از طریق یک واسطه یا لایه‌ای از فلز به سیال منتقل می‌شود. این قابلیت باعث می‌شود که فلومتر بای پس برای محیط‌هایی که امکان تماس مستقیم با سیالات وجود ندارد، بخصوص در مواردی که سیال خورنده یا آلوده دارند، بسیار مناسب باشد.
فلومتر حرارتی بای پس (غیر مستقیم)
یکی از مزایای اصلی فلومترهای حرارتی بای پس، توانایی آنها در کار کرد در محیط‌های خورنده و خطرناک هست. این نوع فلومترها برای کاربردهایی که سیال حاوی ذرات خورنده یا مواد شیمیایی باشند، مناسب‌اند؛ زیرا بدون تماس مستقیم با سیال، از دقت بالایی در اندازه‌گیری برخوردار هستند و مانع از آسیب دیدن سنسور (رفرنس و فلو) می‌شوند. در صنایع شیمیایی و دارویی که کنترل دقیق فلوی آلاینده‌ها اهمیت دارد، این نوع فلومتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تفاوت‌های کلیدی بین فلومتر حرارتی مستقیم و بای پس
تفاوت‌های اصلی بین فلومتر حرارتی مستقیم و بای پس به چندین عامل کلیدی بستگی دارد که هرکدام برای کاربردهای خاصی مناسب هستند. فلومترهای حرارتی مستقیم بی‌واسطه با سیال در تماس‌اند و طراحی ساده‌تری دارند که هزینه‌های تعمیر و نگهداری آنها را پایین می‌آورد.
از سوی دیگر، فلومترهای بای پس بصورت باواسطه با سیال تماس دارند. این ویژگی موجب افزایش دوام این نوع فلومتر در محیط‌های خورنده و آلوده می‌شود. در نتیجه، هزینه نگهداری فلومترهای بای پس تقریبا بیشتر است، اما در شرایطی که دوام و پایداری تجهیزات اهمیت داشته باشد، این نوع فلومتر انتخاب اقتصادی‌تری محسوب می‌شود.
از نظر دقت و حساسیت، هر دو نوع فلومتر عملکرد مناسبی دارند؛ با این حال، فلومترهای بای پس بدلیل جداسازی سنسور از سیال، در تشخیص فلوهای پایین و شرایط حساس عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهند. روی همرفته، انتخاب نوع فلومتر حرارتی باید بر اساس شرایط عملیاتی و نیازهای خاص هر فرآیند صنعتی صورت گیرد. برای اندازه‌گیری دقیق گازها بدون تماس مستقیم با سیال، فلومترهای بای پس توصیه می‌شوند. اما در محیط‌هایی که سیال خورنده نیست و کاهش هزینه‌های نگهداری اولویت دارد، فلومترهای مستقیم انتخاب مناسبی خواهند بود.
منبع
- پنجشنبه ۲۹ آذر ۰۳ ۱۷:۱۷
- ۱۶ بازديد
- ۰ نظر
