شدت جريان و روشهاي اندازه گيري آن

فلومتر-توربيني

شدت جريان و روشهاي اندازه گيري آن

600 400 مدیرسایت آهن یک

شدت جريان و روشهاي اندازه گيري آن :در بسياري از پروسههاي صنعتي مايل به اندازه گيري و كنترل فلو يا دبي ميباشيم. صنايع نفت و گاز، صنايع
شيميايي و صنايع غذائي مثالهاي معروفي از اين موارد هستند. از طرف ديگر گاهي كنترل فلو بعنوان يك كميت
اوليه منجر به كنترل كميت ديگري بعنوان كميت ثانويه ميشود. بعنوان مثال مي توان از كنترل دبي سوخت
(كميت اوليه) بمنظور كنترل درجه حرارت (كميت ثانويه) استفاده كرد. همچنين در مواردي كنترل سطح سيال
در مخزن و يا كنترل فشار، از طريق كنترل فلو انجام ميگردد.

Q = V.A به دلايل فوق اندازهگيري فلو در كنترل صنعتي از
اهميت ويژهاي برخودار است. فلو يا دبي بصورت حجمي يا جرمي در نظر گرفته ميشود.براي روشن شدن مطلب
شكل (۲-۵۵(را در نظر بگيريد. در اين شكل سيال از لولهاي به مقطع A در حال عبور است.

عبور-سيال-از-لوله-اي-به-مقطع-A

– دبي حجمي مقدار حجم سيال است كه در واحد زمان از يك مقطع لوله عبور ميكند و بطور مشابه دبي جرمي
مقدار جرمي است كه در واحد زمان از آن مقطع لوله عبور ميكند اگر سرعت سيال V و جرم مخصوص آن
ρ باشد، دبي حجمي و جرمي به سادگي از روابط زير بدست ميآيند:

Q = V.A

Q = ρ.V.A

در اغلب پروسه ها A و ρ معلوم هستند و بنابراين اندازه گيري فلو حجمي يا فلو جرمي مترادف با اندازه گيري
سرعت سيال ميباشد. چرا كه با اندازه گيري سرعت و داشتن A و ρ ميتوان با استفاده از روابط فوق دبي مربوطه
را بدست آورد. بنابراين اكثر فلومترها در واقع نوعي اندازه گير سرعت سيال ميباشند.

توربيني فلومتر (Turbin flowmeter)

در فلومتر توربيني يك توربين در مسير سيال در حال حركت قرار ميگيرد. طرف ديگر توربين متصل به يك
هسته مغناطيسي است. در مقابل سيمپيچ و در پوسته خارجي فلومتر سيمپيچ آشكارساز قرار دارد. عبور هسته
مغناطيسي از مقابل سيمپيچ موجب القا نيروي محركه در آن ميشود( شكل(۲-۵۶ .((هر چه سرعت سيال بيشتر
باشد، چرخش توربين و در نتيجه سرعت چرخش هسته مغناطيسي بيشتر ميشود و نيروي محركه بزرگتري در
سيم پيچ القا ميگردد.

فلومتر-توربيني

در طرح هاي جديد هسته و سيم پيچ آشكارساز را بگونهاي مي سازند كه سرعت سيال تبديل به فركانس پالس
ميشود و با شمارش پالسها و ميانگينگيري توسط مدارات مربوطه سرعت سيال و بدنبال آن فلو حجمي يا
جرمي را بدست مي آورند. رابطه زير بين دبي ورودي و فركانس خروجي وجود دارد

فرمول

در رابطه فوق       m:تعداد پره ها  α:زاويه    بين فلوي عبوري وپره ها       R :شعاع لوله توربين
سطح پره ها – سطح مقطع محور – سطح مقطع لوله =A

در شكل(۲-۵۷) مدار الكترونيكي فلو متر توربيني نشان داده شده است.

مدار-داخلي-فلومتر-توربيني

اين فلومترها براي اندازه گيري فلوي سيالهاي تميز مناسب ميباشند و در صورتي كه سيال داراي ذرات و
ناخالصي هاي معلق و چسبنده باشد، اندازه گيري با مشكلاتي روبرو خواهد شد. همچنين اين فلومتر مي بايستي

در مسير لولههاي مستقيم نصب گردد. اشكال عمده اين فلومترها ايجاد مزاحمت و اخلال در حركت طبيعي
سيال مي باشد و ممكن است خود باعث تغيير فلوي مورد اندازه گيري شوند. خوردگي و نياز به تعميرات از ديگر
معايب آنها ميباشند. همچنين اين فلومترها براي اندازهگيري جريانهاي كم مناسب نميباشند.
حوزه اندازه گيري اين اندازه كير حدود۱۰ %تا۱۰۰ %حداكثر نرخ جريان سيال است.

فلومتر با مقطع متغير(Rotameter)

فلومتر با مقطع متغير از يك محفظه كه مقطع آن از پايين به بالا بيشتر ميشود تشكيل شده است. هر چه
مقدار جريان (دبي حجمي) بيشتر باشد شناور در قسمت بالاتري قرار ميگيرد. محل قرار گرفتن شناور و نشان
دهنده متصل به آن متناسب با دبي مورد اندازه گيري است(شكل ۲-۵۸٫)
از فلومتر با مقطع متغير (روتامتر) براي اندازهگيري فلوي گازها نيز ميتوان استفاده نمود. محفظه روتامتر را
ميتوان از شيشه يا فلز ساخت. در مواردي كه سيال مورد اندازهگيري قابل اشتعال يا خطرناك باشد از محفظه
فلزي استفاده ميكند در اين حالت حركت شناور ديگر قابل رويت نميباشد و براي آشكارسازي موقعيت آن بايد از
روشهاي ديگري استفاده نمود.
اين اندازه گيري فلو، ساده بوده و قطعات و متعلقات كمي دارند و بعلاوه استهلاك آنها نيز ناچيز است.

فلومتر-با-مقطع-متغير

ا ندازه گيري فلو از طريق فشار

اندازه گيري فلو مترادف با اندازه گيري سرعت است و اندازه گيري سرعت معمولا نياز به اجزاء و قطعات
مكانيكي و متحرك دارد كه به دنبال آن استهلاك، نياز به تعمير و سرويس مطرح ميگردد. با اندازه گيري فلو از
طريق فشار ميتوان اجزا و قطعات مكانيكي متحرك را حذف نموده، دوام و استحكام اندازه گير را بالا برد. بعلاوه
چنين طراحي معمولا سادهتر و ارزانتر مي باشد.
يك سيال تحت فشار و در حال حركت در يك لوله داراي سه نوع انرژي است. انرژي پتانسيل، انرژي جنبشي
و انرژي فشاري. انرژي پتانسيل سيال نسبت به يك سطح مبنا سنجيده ميشود و اگر لوله افقي باشد ثابت است.
انرژي جنبشي، ناشي از حركت و جريان سيال است و متناسب با مجذور سرعت مي باشد. انرژي فشاري نيز ناشي

از فشار سيال است و بصورت فشار در سيال ذخيره ميشود. قانوني برنولي كه در واقع اصل بقاي انرژي در
سيالات است رابطه اين انرژي را به صورت زير بيان ميدارد:

جمع انرژي جنبشي، انرژي پتانسيل و انرژي فشاري در يك سيال ثابت است.

بنابراين با ثابت بودن انرژي پتانسيل اگر انرژي جنبشي افزايش يابد، آنگاه انرژي فشاري كاهش خواهد يافت.
به بيان ديگر اگر سرعت سيال (انرژي جنبشي) را افزايش دهيم، فشار (انرژي فشاري) كاهش مييابد. روابطي كه
در اندازه گيري فلو از طريق فشار مورد استفاده قرار ميگيرند. عبارتند از:

فرمول

توضیح

در روابط فوق K ضريب ثابت است، Q و M به تريب دبي حجمي و دبي جرمي ميباشند. ρ چگالي سيال
است و A سطح لولهاي است كه سيال از عبور ميكند. P ∆نيز اختلاف فشار ميباشد.

طرح كلي يك فلومتر لوله وانتوري

طرح كلي يك فلومتر لوله وانتوري در شكل(۲-۵۹ )آمده است.

در اين طرح در مسير عبور سيال در داخل
لوله يك مانع به صورت روزنه(orifice (ايجاد ميشود. دبي حجمي سيال

در سراسر لوله ثابت است بنابراين
سرعت سيال بلافاصله بعد از خروج از روزنه افزايش مييابد تا دبي

حجمي را ثابت نگه دارد و اين به معني
افزايش انرژي جنبشي در سمت راست روزنه است و اصل برنولي لازم

ميدارد تا فشار در سمت راست كاهش يابد.
اين امر موجب اختلاف فشار در دو طرف روزنه ميشود. با اندازه گيري اختلاف

فشار و استفاده از روابط بالا
ميتوان دبي حجمي يا جرمي را محاسبه نمود. در شكل ذيل چگونگي تغييرات فشار و سرعت در طول لوله نشان
. به محض V1 مي باشند و P1 داده شده است. فشار و سرعت سيال در قبل از روزنه عادي و به ترتيب برابر
رسيدن به روزنه مقطع عبور كوچك مي شود و براي ثابت ماندن دبي، سرعت ميبايستي افزايش يابد و اين امر
طبق قانون برنولي منجر به افت فشار در مجاورت سمت راست روزنه ميشود. در نقطهاي مانند B ، سرعت سيال
. محل نقطه B بستگي به نسبت قطر روزنه به قطر داخلي لوله دارد. P2 ماكزيمم و فشار آن مينيمم است ( )
مطابق نمودار در فاصلهاي دورتر از سمت راست روزنه فشار و سرعت مجددا به حوالي مقدار عادي در سمت چپ
و استفاده از فوق مي توان دبي سيال را تعيين P2 − P1 = P ∆روابط و محاسبه P2 و P1 مي رسند. با اندازهگيري
نمود. در طرح اينگونه فلومترها نسبت قطر روزنه به قطر لوله براي مايعات حدود ۱۵/۰ الي ۷۵/۰ و براي گازها
حدود ۰۲/۰ الي ۰۷/۰ در نظر گرفته ميشود. داراي اهميت است.

 

})
شماره تماس
تلگرام