ابزار دقیق

اندازه گیری فلو به روش آلتراسونیک

به امواج صوتی با فرکانس های بیشتر از ۱۸کیلو هرتز امواج آلتراسونیک گویند(فرکانس بالای شنوائی انسان) از امواج آلتراسونیک میتوان جهت اندازه گیری کمیت های زیادی استفاده نمود ،در زیر دونمونه کاربردهای آنرا در اندازه گیری فلو بیان شده است.

پالس انتقال زمان گیری اندازه با فلومتر (Transit_time ultrasonic flow meter)

در این اندازه گیرترانسدیوسرها کریستالهای پیزو الکتریک بوده که قادرند ارسال و دریافت سیگنالهای مافوق صوت را انجام دهندآنها ممکن است در محدوده مگا هرتزی کار کننداین مبدل ها تحت زاویه θ نسبت به محور نصب می شوند هرکدام فرکانسی را ارسال نموده،با توجه به جهت حرکت امواج مافوق صوتی(هم جهت با حرکت مواد ومخالف آن)اختلاف زمانی بین ارسال و دریافت موج ایجاد میشود که مبنای خوبی جهت اندازه گیری فلو در لوله می شود.
مدت زمان عبور موج از لوله، بستگی به مشخصات لوله و جنس سیال عبوری دارد که در یک اندازهگیری خاص، ثابت میباشند ودر کالیبراسیون دستگاه منظور میگردند. همچنین این مدت زمان، بستگی به جهت و سرعت عبور سیال در لوله نیز دارد.اگر مدت زمان رفت وبرگشت را بترتیب Tu ,Td باشد داریم:

 

1

که در آن: c:سرعت امواج داخل سیال

v: سرعت سیال L :فاصله بین فرستنده وگیرنده

θ:زاویه بین امواج ومحور اصلی

بنابراین با اندازه گیری فاصله زمانی بین ارسال موج توسط فرستنده و دریافت آن بوسیله گیرنده، می توان
سرعت سیال و  در نتیجه میزان فلو رااز روابط زیر بدست آورد.

1

مزیت عمده اینگونه اندازه گیرها عبارتند از:

  • هیچگونه اثری بر روی کمیت مورد اندازهگیری ندارند
  • دقت اندازه گیر %۵.۰
  • سرعت خوبی دارد

البته این مزیت در برابر هزینه و پیچیدگی بیشتر بدست میآید. طرح فلومتر بروش آلتراسونیک در شکل (۲-۶۵ ) آمده است.

1

کاربرد فلومتر نوع Z:

  1. زمانی که سیال کدر(ذرات معلق) داشته باشد
  2. زمانیکه محدودیت جا داشته باشیم
  3. وقتی سطح داخلی لوله جرم داشته باش

این روش برای لوله های باریک پیشنهاد نمی شود

روش دیگری ازنوع زمان انتقال پالس نوع Vبوده که در شکل (۲-۶۶ ) نشان داده شده است در این روش ترانسدیوسرها در یک طرف محل اندازه گیری قرار گرفته وفاصله آنهادر حدود قطر لوله است بطوری که سیگنالهای ارسالی از ترانسدیوسرهاپس از برخورد به طرف دیگرمسیر بازتابش شده وتوسط دیگری دریافت می گردد.

فلومتر-بروش-آلتراسونیک-نوع

1

که در آن k مقدار ثابت ،v سرعت مواد عبوری،d قطر لاین، θ زاویه برخورد سیگنال به لاین با محور T:زمان انتقال سیال در فلوی ثابت، T :∆اختلاف بین زمان ارسال ودریافت، τ:زمان انتقال سیگنال از ۰ عمودی، طریق دیواره داخلی لوله نوع دیگراین فلو مترWاست که معمولا در لوله های ۵.۱~۵.Oاینچ استفاده می شود .دارای محدودیتهای زیر است.

  • در لوله های رسوب دار خطا ایجاد می شود
  • تیرگی مایع(ذرات معلق)خطا ایجاد می کند.

در شکل (۲-۶۷ ) اساس کار نشان داده شده است

1

فلومترآلتراسونیک داپلر (Doppler-shift ultrasonic flow meter)

این روش را در صورتی که ذرات یا حباب در تمام حجم سیال وجود داشته باشد می توان استفاده نمود.اساس کار این است که امواج ما فوق صوت(۲۰Mhz − ۵Mhz.0 (ارسال شده از فرستنده به سمت گیرنده توسط حرکت ذرات وحباب ها تغییر فرکانس (در اثر انعکاس) می یابد این تغییر فرکانس ملاک اندازه فلو عبوری است.(شکل(۲-۶۸)
از رابطه زیرمی توان فلو را اندازه گیری نمود.

1

  • f:∆اختلاف فرکانس
  • c:سرعت سیگنال ارسالی
  • f: فرکانس سیگنال ارسالی t
  • θ:زاویه امواج ارسالی وحرکت سیال

1

مشخصات این اندازه گیر:

۱ -سیستم الکترونیکی ساده ای دارد (از عنا صر پیزو الکتریک استفاده شده)
۲ -ارزان بودن
۳ -دقت سیستم به عواملی چون ضخامت دیواره لوله،تعداد واندازه ذرات معلق در سیال بستگی دارد.
۴ -بیشتر بعنوان نمایشگر استفاده می شود.

(Vortex flow meter) گردابی فلو گیر اندازه

در این نوع اندازه گیر با قرار دادن مانع در برابر عبور جریان گردابهایی بوجود می آورند همانطور که در شکل (۲-۶۹ ) نشان داده شده با فاصله مشخص ودر دو گروه مشخص بطوریکه هر گرداب در یک گروه بین دو گرداب گروه دیگر قرار میگیرد.

1

 

همانطور که در شکل نشان داده شده L :فاصله بین گردابها در هر گروه و فاصله بین هردوگروه d است.
در این اندازه گیر فرکانس امواج سیال برابرتعداد گردابهائی ا ست که در هر ردیف بعد از مانع در هر ثانیه
ایجاد می گردد. ازرابطه زیر می توان فلو سیال را بدست آورد

1

 

در رابط فوق داریم:
D :قطر لوله A1: سطح مقطع در محل قرار گرفتن مانع : سرعت سیال در محل قرار گرفتن مانع d :عرض جسم مکعب V1 سیال امواج فرکانس : f (0.18-0.25) استروهال عدد: S در شکل(۲-۷۰) چگونگی نصب مانع نشان داده شده است.

فلومتر-بروش-گردابی

کاربردها:

۱ -قطر لوله این فلومتر بین ۵تا ۲۰ سانتی متر ساخته می شود
۲ -سیگنال خروجی این فلو متر معادل با فرکانس متناوب مسیر سیال است که می توان مانند فلومتر
توربینی اندازه گیری شود با این تفاوت که در این اندازه گیر احتیاج به قطعه متحرک نیست.

محاسن:

۱ -دارای بازده ودوام زیاد است (چون قسمت متحرک ندارد)
۲ -دقت دستگاه برای سیالات حدود %۷۵.۰ ± وبرای گازها حدود %۵.۱ ±می با شد.

معایب:

افت فشار استاتیکی مانند فلو متر توربینی دارد

اندازه گیر فلو از نوع الکترومغناطیسی (Flowmeters Electromagnetic )

اساس کار این فلومتر قانون فارادی است که می گویداگر یک هادی به طول L وبا سرعت v عمود بر میدان مغناطیسی با چگالی B حرکت کند ولتاژی القا می شود که از رابطه زیر محاسبه می شود.

E = B.V.L

در شکل (۲-۷۱ ) ک فلومتر مغناطیسی نشان داده شده است در این شکل اگر Dفاصله بین دو الکترود و A Q و V = 4 2 D A π :داریم

1

 

0 دیدگاه ها
بازخورد درون خطی
مشاهده همه نظرات