جهت دریافت قیمت دقیق و تخفیف تماس بگیرید
لوگوی برند فلوک

ابزارهای اندازه گیری شدت جریان مایعات

اندازه گیری و سنجش شدت جریان مایعات در یک سیستم انتقال مایع، بخش مهمی از عملیات را شامل می شود. همچنین اندازه گیری، برای اطمینان از عملکرد سیستم در جهت پیش بینی شده الزامی است.

چندین وسیله اندازه گیری جریان وجود دارد که ضمن ارزان بودن، میتوان به طور غیر مستقیم در سنجش جریان مایعات جرمی و سرعت از آن بهره برد که  شامل:

  1. لوله پیستو
  2. اریفیس متر
  3. لوله ونتوری

در هر سه روش بخشی از سنجش شدت جریان، شامل اختلاف فشار است. وسیله ای که غالباً برای اندازه گیری شدت جریان استفاده می شود

مانومتر لوله u

لوله با قطر كم و ثابت به شكل u لاتين كه باسيالى به نام سيال مانومتر پر مى شود (آب، جيوه) که نوع آن به نوع كاربرد بستگی دارد. طول بازوهای مانومتر هیچ تاثیری روی فشار اندازه گیری ندارد. برای اندازه گیری شدت جریان و تحلیل فشار در مکان های مختلف مانومتر لوله u احتساب فشار در نقاط انتخاب شده با شروع از یک طرف مانومتر و ادامه آن تا طرف دیگر است. فرمول ها:

Pa+P1qz1-pmqzm=patm

PA=pmqzm-p1qz1+patm

انواع فشار در شدت جریان

در اندازه گیری شدت جریان سیال معمولاٌ با سه نوع فشار مواجه هستیم:

  1. فشار استاتیک
  2. فشار دینامیک
  3. فشار سکون

بهترین وسیله اندازه گیری شدت جریان آمپر متر است.

فرمول جریان الکتریکی به شرح زیر است:

  • I=q/t

فشار استاتیک

فشار استاتیک همان فشار ترمودینامیک واقعی است که توسط اولین جمله معادله برنولی بیان می شود.

( p1+1/2pu1+pqz1=p2+1/2pu2+pqz2=ثابت)

فشار سیال در حال حرکت، فشار استاتیک است. اگر حسگر فشار با همان سرعت سیال حرکت کند سپس سیال نسبت به حسگر ساکن است (علت نامگذاری فشار استاتیک) یک روش معمول برای اندازه گیری فشار استاتیک از طریق تعبیه سوراخی در کانال می باشد.

P1=p3+pqz2+pqz1 فشار در نقطه 1

چون فشار در نقطه 3 اتمسفری است پس فشار نسبی آن صفر است یا p3=0 يا به جاى فرمول بالا:

P1=pq(z1+z2)=pqz3

فشار ساكن

اگر یه لوله نازک در کانال تعبیه کنیم سیال تا ارتفاع z4 بالا می رود یعنی در نقطه 4 سرعت سیال صفر بوده و ساکن بنابراین فشار سیال در نقطه 4 فشار سکون نامیده می شود.

P4=p1+pu1/2q

فشار ديناميك

جمله pu1/2q را فشار دینامیک گویند چون نشان دهنده فشار ناشی از انرژی جنبشی سیال است.

لوله پیتو

یک حسگر رایج برای اندازه گیری سرعت سیال است اصل طراحی آن بر پایه وجود فشارهای سکون و استاتیک، هنگامی که یک جسم در سیال جاری قرار دارد استوار است. سیستم از دو لوله هم محور کوچک که که هر کدام خروجی مجزایی مرتبط هستند تشکیل یافته سوراخ ورودی لوله داخلی مستقیماٌ در مسیر جریان سیال قرار دارد در حالی که ورودی لوله خارجی یک یا چند سوراخ است که در محیط لوله خارجی تعبیه شده است. خروجی های لوله پیتو جهت اندازه گیری اختلاف فشار به مانومتر لولهu متصل شده اند.

در شکل 5-40 در نقطه 1 فشار سکون اندازه گیری می شود اگر اختلاف ارتفاع 1 و 3 ناچیز باشد:

P3-Pa+pfuA/2

در نقطه 2 فشار استاتیک اندازه گیری می شود اگر فاصله ارتفاع بین نقاط 2 و 4 ناچیز فرض شود. p4=p2=Pa

در اینجا چگالی سیال و ضریب لوله باید معلوم باشد در اکثراٌ موارد c<1 اگر به همراه لوله پیتو از یک مانومتر لوله u مانند استفاده كنيم محاسبات اینگونه است.

اریفیس متر

با گذاشتن یک مانع (محدودیت) با ابعار معلوم در برابر جریان در یک لوله می توان از رواب ابین فشار در دو طرف مانع و سرعت از میان مانع برای اندازه گیری شدت جریان سیال استفاده نمود. اریفیس متر حلقه ای که در یک لوله قرار داده می شود و مساحت سطع مقطع لوله را به یک مقدار معلوم کاهش می دهد. با نصب مبدل فشار (تراند یوسد) در مکان های بالا دست و پایین دست اریفیس تغییرات فشار را اندازه گیری می شود.

مکان مبنای A در بالا دست باید فاصله کافی از اریفیس داشته باشد تا بر ویژگی های جریان تاثیر نگذارد.

مکان مبنای B در پایین دست باید فاصله اندکی با اریفیس متر داشته باشد تا سرعت ان با اریفیس یکسان باشد.

اگر از مانومتر لولهu براى تعیین افت فشار استفاده کنیم:

مقدار ضریب اریفیس C تابع

  1. محل دقیق فشار سنج ها
  2. عدد رنیولزر
  3. نسبت قطر لوله به قطر اریفیس

ونتوری متر

برای کاهش اتلاف انرژی که در اثر اصطحکاک ایجاد شده توسط انقباض ناگهانی جریان در یک اریفیس متر به وجود می آید.

تفاوت ونتوری متر و اریفیس متر

  1. ونتوری باید برای اطمینان از زاویه دمای مناسب ورودی و خروجی از ونتوری کاملاٌ رقیق باشد.
  2. ونتوری متر به طول مشخصی از لوله جهت نصب نیاز دارد.
  3. آریفیس متر ارزان تر بوده و طراحی آن از ونتوری متر ساده تر است

روتامتر

در این وسیله ارتفاع شاقول که شناورهم نامیده می شود. در یک لوله مخروطی نشان دهنده شدت جریان می باشد. شناور در یک لوله مخروطی که بزرگترین قطر آن در سمت بالا قرار دارد. به طرف بالا و پایین حرکت و سیال از پایین به طرف بالا جریان دارد و شناور را به طرف بالا می راند.

چون شناور چگالی بیشتری دارد معرب رود می ماند تا زمانی که فشار به تدریج افزایش یابد و اثر شناوری سیال شاقول را به سمت بالا جابجا کند. وبعد سیال بین شناور ودیواره لوله جریان می یابد و همانطور که مسیر عبور جریان افزایش می یابد. یک تعادل مکانیکی میان مکان شناور و اختلاف فشار در دو طرف ان و نیروهای شناور برقرار است.

بنابراین جریان سیال را می توان اندازه گیری نمود. پس از این وسیله میتوان به نوعی در سنجش شدت جریان بهره برد. جنس ماده ایی که لوله انان ساخته می شود: شیشه ای، اکریلیک، فلزی.

شناور

گوی شکل: برای اندازه گیری شدت جریان های پایین تر

آئرودینامیک: شدت جریان های بالاتر و کاربردهاییکه مستلزم دقت بالا با گرانروی ثابت است.

جنس موادی که شناور از ان ساخته می شود:

  • شیشه سیاه
  • یاقوت کبود
  • فولاد ضد زنگ
  • تنگستن

ظرفیت روتارومترها بر حسب 2 سیال

  1. اب در دمای C20
  2. هوا در دمای C20 و در فشار 101.3Kpa

مزیت روتامتر بر اریفیس متر

  1. به توزیع سرعت در جریان سیال متحرک حساس نیست.
  2. در نصب ان نیاز به بخش مستقیم لوله در بالا و پایین وسیله اندازه گیری نیست.
  3. در محدوده گسترده ایی از جریان تکرارپذیری خوبی می دهد.
  4. برای نیازهای خاص مانند حجم کم و فشار زیاد نیز قابل رشد هستند.
چند روش دیگر برای کابردهای ویژه صنایع غذایی
  1. جابجایی حجمی به عنوان یه اصل اندازه گیری شدت جریان ، از یک محفظ اندازه گیری با حجم معلوم که حاوی یک موتور دوار است استفاده می کند همانطور که جریان از میان محفظه هدایت می شود روتور می چرخد و حجم معلومی از سیال را جابجا می کند شدت جریان توسط نمایش نمایش تعداد دورهای روتور و احتساب حجم در هر دور اندازه گیری می شود.
  2. از فراصوت به عنوان مکانیسم حسگر در سنجش شدت جریان استفاده می کند.معمولاٌ دراین روش ها از پاسخ یک موج هدایت شده با فرکانس بالا به سمت جریان استفاده می کنند.
  3. استفاده از گرداب های ایجاد شده ناشی از قرار دادن یک جسم نامنظم شکل در مسیر جریان است. چون گرداب ها با فرکانس که تابع شدت جریان است به سمت پایین حرکت می کند. از این فرکانس به عنوان معیاری از شدت جریان استفاده نمود. معمولاٌ با قرار دادن ترمیستورهای داغ در مسیر گرداب و ثبت شدت های سرد شدن انها می توان این فرکانس ها را اندازه گیری نمود.
  4. شدت جریان در یک لوله با قرار دادن یک چرخ توربینی در مسیر جریان نیز اندازه گیری می شود. در حالی که شدت جریان تغییر می کند سرعت چرخش نیز متناسب با ان تغییر می کند اندازه گیری دوران با استفاده از اهن رباهای کوچکی که به بخش چرخان توربین متصل هستند، انجام می شود. اهن رباها ضربانی را تولید می کند که به وسیله مدار مارپیچ که در دیواره خارجی لوله قرار گرفته است دریافت وثبت می شود.

باد سنج (‌آنمومتر )

اين بادسنج كه از نوع كاسه ای می باشد برای اندازه گيری سرعت باد و به نوعی در سنجش شدت جریان كاربرد دارد.

ساز و کار بادسنج

به دليل نوع توربين اين باد سنج كه از نوع كاسه ای می باشد، دقت اندازه گيري اين نوع بادسنج ها نسبت به جهت وزش باد بستگي ندارد. توربين بادسنج با سرعتی متناسب با سرعت باد دوران می كند. سرعت دوران اين توربين توسط يك سنسور الكترومغناطيسی به علائم الكتريكي تبديل می شود.

اين علائم الكتريكی توسط مدارات الكترونيكی داخل دستگاه قرائت گر، تقويت و به علائم ديجيتال تبديل می شوند. سپس اين علائم ديجيتال با كمك يك ميكروكنترلر صنعتی تجزيه و تحليل شده و سرعت جريان باد را بر روی يك صفحة نمـايش LCD نشـان می دهد.

اطلاعات دریافتی  مـي توانند از طـريق يك درگاه تبـادل اطلاعـات سريال به يك كامپيوتر دستی منتقل و بصورت Real Time ثبت گردند تا بتوان از آن ها برای گزارش گيري و آناليز های كامل تر بهره گيری نمود.

مانومتر

مانومتر

مانومتر وسیله ای برای سنجش شدت جریان و اندازه گیری فشار است. نمونه ی معمولی مانومتر، شامل یک لوله ی U شکل از جنس شیشه است، که با مقداری مایع پر شده است. که معمولاً مایع مربوطه، جیوه می باشد ( به علت دانسیته ی بالا ).

البته نمونه های دیجیتالی آن نیز در حال حاضر موجود می باشند.یکی از معروف ترین و پرفروش ترین مانومتر های فلوک مانومتر مدل 922 می باشد .برای اطلاعات بیشتر درباره ی این محصول اینجا کلیک کنید.

مانومتر

در این شکل هر دو پایانه ی لوله در مقابل جو باز هستند. بنابراین هر دو نقطه ی A و B در مقابل فشار جو قرار دارند و همچنین هر دو نقطه دارای ارتفاع عمودی هستند.

به دست آوردن فشار ستون مایع

نیرویی که از طریق ستون مایع اعمال شود را به صورت زیر در نظر می گیریم:

F = mg

همان طور که می دانید فشار به صورت نیروی اعمال شده بر سطح تعریف می گردد. که آن را با واحد پاسکال می شناسند:

P = F / A

جرم استوانه به صورت حاصل ضرب چگالی در حجم به دست می آید:

حجم استوانه نیز از حاصل ضرب سطح A در ارتفاع h به دست می آید:

بنابراین فشار P می شود:

توجه کنید که مقدار فشار مستقل از سطح استوانه می باشد.

جهت یادگیری بیشتر آزمایش زیر را انجام دهید.

دستورالعمل

  • فشار موردنظر برای لوله های سمت چپ و راست لوله ی U شکل مانومتر را تعیین می کنیم.
  • با کلیک بر روی open valves، دریچه ها را باز می کنیم.
  • اختلاف فشار نمایان می گردد و می توان اثر فشار بیشتر بر روی مایع درون مانومتر را مشاهده کرد.

 روتامتر

یکی از وسایل پر کاربردی که امروز می خواهیم به شما معرفی نماییم روتامتر می باشد. روتامتر نوعی دبی سنج است که می تواند دبی سیال عبوری از یک لوله را برای ما اندازه گیری نماید. این سیال می تواند مایع و یا گاز باشد.

ابزارهای اندازه گیری شدت جریان مایعات

استفاده از روتامتر برای سنجش شدت جریان و دبی مایعات بسیار رواج دارد. روتامتر از یک مجرای مخروطی تشکیل می شود که درون آن یک شناور موجود می باشد.

در اثر عبور جریان سیال از پایین به بالای روتامتر، نیروی مقاومی به این شناور وارد می شود و آن را به طرف بالا حرکت می دهد. با بالا رفتن شناور، سطح مقطع روتامتر و سطح جریان میان شناور و مجرای مخروطی روتامتر افزایش می یابد.

شناور تا جای بالا می رود که نیروی مقاوم سیال، نیروی ارشمیدس و وزن سیال یکدیگر را خنثی نمایند و سیستم به حالت تعادل برسد. در این صورت محل قرار گیری شناور، که به صورت مستقیم از روی روتامتر خوانده می شود، معرف دبی جریان می باشد. هر چه دبی جریان عبوری از روتامتر بیشتر باشد، محل شناور بالاتر خواهد بود.

سنجش دت جریان مایعات
محل قرار گیری شناور

از کاربردهای روتامتر می توان به آزمایشگاه ها، سیستم های تأسیساتی و به طور کلی تمام جاهایی که دانستن دبی یک جریان سیال لازم باشد اشاره نمود.

ونتوري (Venturi Tube)

دبي سنج ونتوري شامل يك قسمت ورودي مخروطي شكل همگرا مي باشد. كه در طول آن سطح مقطع جريان كاهش مي يابد. قسمت واگراي ونتوري فشار سيال را به حالت اوليه بر مي گرداند.
ونتوري تيوب ها در موردي كه نياز به افت فشار كم و دقت بالاي اندازه گيري است،در اندازه گیری شدت جریان استفاده مي شوند و عمدتاً در لوله هاي قطور ، شبيه مواردي كه در صنايع آب و فاضلاب يافت مي شود به كار مي روند. زيرا شيب ملايم آن به جامدات معلق در مايع اجازه حركت مي دهد.

لذا براي اندازه گيري پساب ها و دوغاب ها ( يابه عبارتي مايعات ويسكوز يا حاوي مقدار زيادي از جامدات چسبناك ) مناسب مي باشند. عيب اصلی آن قيمت زياد ان مي باشد و در صورت کالیبره نبودن، دقت آن نسبت به اريفيس كمتر است.

ونتوری

شكل 3- نمايي از ونتوري تيوب

شكل 4- نمايي از ونتوري تيوب

اريفيس (Orifice Plate) محبوبترين و متداول ترين وسيله اندازه گيري جريان می باشد. اساس كار آن بدين گونه است كه

يك صفحه واقع در خط فرآيند، وظیفه ی اندازه گیری اختلاف فشار را در این وسیله بر عهده دارد تا دبي جريان تعيين شود.

سه نوع متداول Orifice Plate وجود دارد كه عبارتند از

هم مركز، مختلف المركز و قطعه اي (Segmental ). اريفيس پليت هم مركز ساده ترين و ارزانترين هدمتر است (شكل 1).

ابزارهای اندازه گیری شدت جریان مایعات

شكل 1- نمايي از اريفيس پليت

اريفيس پليت مشابه عملكرد وسايل ابتدايي، به منظور توليد افت فشار، جريان سيال را در طول مسير خودش به هم مي فشرد؛ نتيجه آن كه فشار سيال در ابتداي جريان بيشتر از فشار جريان در انتهاي جريان مي باشد.
مزيت اصلي اين وسيله نداشتن قطعات متحرك و قيمت پايين آن مي باشد (خصوصاً آنكه با اندازه لوله افزايش نمي يابد) و به خوبي جريان هاي در هم تميز را اندازه گيري مي كنند.

دقت اندازه گيري اين وسيله به چگونگی نصب، نسبت سطح لوله و خواص سيال بستگي دارد و بايد در لوله هاي مستقيم نصب شود. این ابزار از وسایلی است که در سنجش شدت جریان استفاده میشود.

ابزارهای اندازه گیری شدت جریان مایعات

شكل 2- نمايی از اريفيس پليت

‫5/5 ‫(1 نظر)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *