فلومترهای حرارتی چگونه جریان گاز را اندازه گیری می کنند؟

سلام! به عنوان تامین کننده فلومترها، اغلب از من در مورد نحوه عملکرد انواع فلومترها سوال می شود. امروز، من بر روی فلومترهای حرارتی و نحوه اندازه گیری جریان گاز تمرکز خواهم کرد.

درک اندازه گیری جریان گاز

قبل از اینکه به سراغ فلومترهای حرارتی برویم، اجازه دهید به سرعت در مورد اینکه چرا اندازه گیری جریان گاز مهم است صحبت کنیم. در دسته ای از صنایع مانند نفت و گاز، فرآوری شیمیایی و نظارت بر محیط زیست، دانستن نرخ دقیق جریان گاز بسیار مهم است. این به کنترل فرآیند، ایمنی و کارایی کمک می کند. به عنوان مثال، در یک کارخانه شیمیایی، سرعت جریان گاز مناسب تضمین می کند که واکنش ها همانطور که باید اتفاق می افتد. اگر جریان خیلی زیاد یا خیلی کم باشد، می‌تواند کل فرآیند را مختل کند و حتی منجر به خطرات ایمنی شود.

نحوه کار فلومترهای حرارتی

خوب، پس فلومترهای حرارتی چگونه کار خود را انجام می دهند؟ خوب، فلومترهای حرارتی بر اساس اصل انتقال حرارت کار می کنند. آنها دو بخش اصلی دارند: یک سنسور گرم و یک سنسور مرجع.

ایده اصلی این است که وقتی گاز روی سنسور گرم شده جریان می یابد، گرما را از بین می برد. مقدار گرمای گرفته شده مستقیماً با سرعت جریان جرمی گاز مرتبط است. سنسور مرجع، از طرف دیگر، گرم نمی شود و برای اندازه گیری دمای محیط گاز استفاده می شود.

بیایید آن را کمی بیشتر تجزیه کنیم. دو نوع متداول دبی سنج حرارتی وجود دارد: دمای ثابت و توان ثابت.

فلومترهای حرارتی با دمای ثابت

در یک فلومتر حرارتی دمای ثابت، اختلاف دما بین سنسور گرم شده و سنسور مرجع ثابت نگه داشته می شود. همانطور که گاز روی سنسور گرم شده جریان می یابد و گرما را از بین می برد، متر به طور خودکار قدرت سنسور گرم شده را افزایش می دهد تا اختلاف دمای ثابت را حفظ کند. توان لازم برای ثابت نگه داشتن دما با سرعت جریان جرمی گاز متناسب است. بنابراین، با اندازه‌گیری توان ورودی، می‌توان متوجه شد که چقدر گاز جریان دارد.

جریان سنج های حرارتی با توان ثابت

با فلومترهای حرارتی با توان ثابت، مقدار ثابتی توان به سنسور گرم شده اعمال می شود. با عبور گاز روی آن، دمای سنسور گرم شده کاهش می یابد. سپس متر اختلاف دما بین سنسور گرم شده و سنسور مرجع را اندازه گیری می کند. این اختلاف دما به سرعت جریان جرمی گاز مربوط می شود. هرچه گاز سریعتر جریان یابد، گرمای بیشتری را از بین می برد و اختلاف دما بیشتر می شود.

مزایای فلومترهای حرارتی برای اندازه گیری جریان گاز

دلایل مختلفی وجود دارد که چرا فلومترهای حرارتی یک انتخاب محبوب برای اندازه گیری جریان گاز هستند.

• اندازه گیری جریان جرم مستقیم: بر خلاف برخی دیگر از فلومترها که دبی حجمی را اندازه گیری می کنند و سپس برای بدست آوردن دبی جرمی نیاز به اصلاح تغییرات دما و فشار دارند، فلومترهای حرارتی مستقیما دبی جرمی را اندازه گیری می کنند. این واقعاً مفید است زیرا جریان جرم اغلب در فرآیندهای صنعتی مهم است.
• حساسیت بالا: فلومترهای حرارتی می توانند دبی بسیار پایین را تشخیص دهند. این آنها را برای کاربردهایی که حتی تغییرات جزئی در جریان گاز نیاز به نظارت دارند، مانند تنظیمات آزمایشگاهی یا سیستم‌های تشخیص نشت، عالی می‌کند.
• بدون قطعات متحرک: از آنجایی که هیچ قطعه متحرکی در فلومتر حرارتی وجود ندارد، سایش و پارگی کمتری دارد. این به معنای هزینه های نگهداری کمتر و طول عمر بیشتر در مقایسه با فلومترهایی با قطعات متحرک استفلومتر توربین.

محدودیت های فلومترهای حرارتی

البته هیچ فلومتر کامل نیست و فلومترهای حرارتی نیز محدودیت هایی دارند.

• حساسیت ترکیب گاز: فلومترهای حرارتی به ترکیب گاز حساس هستند. گازهای مختلف خواص حرارتی متفاوتی دارند، بنابراین اگر ترکیب گاز تغییر کند، می تواند بر دقت اندازه گیری تأثیر بگذارد.
• اثرات دما و فشار: اگرچه فلومترهای حرارتی جریان جرمی را مستقیماً اندازه گیری می کنند، اما شرایط دما و فشار شدید همچنان می تواند بر عملکرد آنها تأثیر بگذارد. در محیط های با دمای بسیار بالا یا فشار بالا، دقت ممکن است کاهش یابد.

کاربردهای فلومترهای حرارتی

فلومترهای حرارتی در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شوند.

• فرآیندهای صنعتی: در کارخانه های شیمیایی از دبی سنج های حرارتی برای اندازه گیری جریان گازهایی مانند هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن استفاده می شود. آنها به کنترل واکنش ها و اطمینان از کیفیت محصولات نهایی کمک می کنند.
• پایش محیط زیست: برای اندازه گیری انتشار آلاینده ها از کارخانه ها یا نیروگاه ها، فلومترهای حرارتی می توانند جریان گازهایی مانند مونوکسید کربن، دی اکسید گوگرد و متان را به دقت اندازه گیری کنند.
• سیستم های HVAC: در سیستم های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع از فلومترهای حرارتی برای اندازه گیری جریان هوا استفاده می شود. این به حفظ دما و کیفیت هوای مناسب در ساختمان ها کمک می کند.

مقایسه فلومترهای حرارتی با انواع دیگر فلومترها

انواع دیگری از فلومترها وجود دارد، مانندفلومتر گردابوفلومتر الکترومغناطیسی LDG. بیایید ببینیم که فلومترهای حرارتی چگونه در برابر آنها قرار می گیرند.

• فلومترهای گردابی: فلومترهای گردابی با اندازه گیری فرکانس گردابه های ریخته شده از بدنه بلوف قرار گرفته در مسیر جریان کار می کنند. آنها برای اندازه گیری دبی بالا سیالات تمیز، اعم از گازها و مایعات خوب هستند. با این حال، آنها برای اندازه‌گیری جریان حجمی مناسب‌تر هستند و ممکن است برای بدست آوردن جریان جرمی به محاسبات اضافی نیاز داشته باشند. از طرف دیگر، فلومترهای حرارتی، جریان جرمی را مستقیماً اندازه گیری می کنند و برای کاربردهای با جریان کم بهتر هستند.
• فلومترهای الکترومغناطیسی LDG: این فلومترها بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی کار می کنند و عمدتاً برای اندازه گیری جریان مایعات رسانا استفاده می شوند. برای اندازه گیری جریان گاز اصلا مناسب نیستند. بنابراین، وقتی نوبت به اندازه گیری جریان گاز می رسد، فلومترهای حرارتی گزینه بسیار بهتری هستند.

نتیجه گیری

بنابراین، شما آن را دارید! به این صورت است که فلومترهای حرارتی جریان گاز را اندازه گیری می کنند. آنها به دلیل اندازه گیری جریان جرم مستقیم، حساسیت بالا و عدم وجود قطعات متحرک، انتخابی عالی برای بسیاری از کاربردها هستند. اما آنها همچنین محدودیت های خود را دارند، مانند حساسیت به ترکیب گاز و شرایط شدید دما و فشار.

اگر به دنبال فلومتر برای اندازه گیری جریان گاز هستید، خوشحال می شوم به شما کمک کنم تا فلومتر مناسب برای نیازهای خاص خود را انتخاب کنید. چه فلومتر حرارتی باشد و چه نوع دیگری، ما طیف گسترده ای از گزینه ها را متناسب با کاربردهای مختلف داریم. فقط کافی است با ما تماس بگیرید، و ما می توانیم در مورد نیازهای شما و اینکه چگونه می توانیم بهترین راه حل را برای شما ارائه دهیم، گفتگو کنیم.

مراجع

• میلر، RW (1983). کتابچه راهنمای مهندسی اندازه گیری جریان. مک گراو - هیل.
• اسپیتزر، DW (2001). اندازه گیری جریان: راهنمای عملی برای اندازه گیری و کنترل. ISA - انجمن ابزار دقیق، سیستم ها و اتوماسیون.