فلومتر دمایی (Thermal Flowmeter) یک نوع فلومتر است که از تغییرات دمایی برای اندازه‌گیری جریان سیالات (مایع یا گاز) استفاده می‌کند. این دستگاه بر اساس اصول انتقال حرارت عمل می‌کند و از دماهای مختلف برای شبیه‌سازی و اندازه‌گیری سرعت جریان سیال استفاده می‌کند. فلومترهای دمایی به‌ویژه برای اندازه‌گیری جریان گازها در دماهای مختلف مناسب هستند و کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند.
اصول کار فلومتر دمایی
فلومترهای دمایی از تفاوت دما بین دو حسگر استفاده می‌کنند تا سرعت جریان سیال را اندازه‌گیری کنند. این نوع فلومتر معمولاً از دو سنسور دما (یک سنسور گرم‌کننده و یک سنسور دما) که در داخل جریان سیال قرار دارند، استفاده می‌کند.
- سنسور گرم‌کننده: این سنسور به یک منبع انرژی متصل است و به‌طور مصنوعی دمای محلی را افزایش می‌دهد.
- سنسور دما: این سنسور برای اندازه‌گیری دمای سیال استفاده می‌شود. وقتی جریان سیال افزایش می‌یابد، انتقال حرارت از سنسور گرم‌کننده به سنسور دما کاهش می‌یابد. تغییر در این انتقال حرارت به‌عنوان یک سیگنال برای تعیین سرعت جریان سیال استفاده می‌شود.
- سیگنال خروجی: تفاوت دمایی که بین دو سنسور اندازه‌گیری می‌شود به‌طور مستقیم با جریان سیال مرتبط است. با افزایش جریان، انتقال حرارت افزایش یافته و در نتیجه دمای سنسور دما کاهش می‌یابد.
انواع فلومتر دمایی
- فلومتر دمایی حرارتی یا حرارتی بر اساس انحراف دما (Constant Temperature Anemometer):
- در این نوع فلومتر، یک سنسور دمایی برای گرم کردن سیال به دمای مشخص قرار می‌گیرد و سپس سیستم به‌طور خودکار تلاش می‌کند تا این دما را ثابت نگه دارد. هرگونه تغییر در جریان سیال باعث تغییر در میزان انتقال حرارت می‌شود که در نهایت برای اندازه‌گیری سرعت جریان استفاده می‌شود.
- فلومتر دمایی بر اساس انحراف مقاومت (Temperature Differential Flowmeter):
- این فلومتر از دو سنسور دما برای اندازه‌گیری تفاوت دما در دو نقطه مختلف استفاده می‌کند. با اندازه‌گیری تغییرات دما در دو نقطه، این فلومتر قادر است جریان سیال را اندازه‌گیری کند.
ویژگی‌های فلومتر دمایی
- عدم تماس مستقیم با سیال: بسیاری از فلومترهای دمایی بدون تماس مستقیم با سیال عمل می‌کنند، که این ویژگی در شرایطی که سیال خطرناک یا آلوده‌کننده است، مفید است.
- مناسب برای گازها: فلومترهای دمایی به‌ویژه برای اندازه‌گیری جریان گازها کاربرد دارند، زیرا گازها انتقال حرارت بیشتری نسبت به مایعات دارند و بنابراین دقت اندازه‌گیری در آنها بیشتر است.
- پاسخ‌دهی سریع: این فلومترها پاسخ‌دهی سریع به تغییرات جریان دارند و می‌توانند در زمان واقعی جریان سیال را اندازه‌گیری کنند.
- محدوده اندازه‌گیری وسیع: فلومترهای دمایی معمولاً می‌توانند دبی سیالات در دامنه وسیعی از جریان‌ها و شرایط مختلف را اندازه‌گیری کنند.
- قابلیت اندازه‌گیری سیالات مختلف: این فلومترها برای سیالات مختلف از جمله گازها، مایعات با ویسکوزیته پایین و سیالات تمیز کاربرد دارند.
مزایای فلومتر دمایی
- سادگی و عملکرد مطمئن: فلومترهای دمایی طراحی ساده‌ای دارند و برای اندازه‌گیری جریان سیالات تمیز یا گازها مناسب هستند.
- اندازه‌گیری دقیق در گازها: به‌ویژه برای اندازه‌گیری جریان گازها دقیق و مؤثر هستند.
- عدم نیاز به قطعات متحرک: برخلاف بعضی از فلومترها که ممکن است به قطعات متحرک نیاز داشته باشند، فلومترهای دمایی معمولاً بدون قطعات متحرک عمل می‌کنند و این باعث می‌شود که استهلاک کمتری داشته باشند.
- طول عمر بالا: این نوع فلومترها به‌دلیل ساختار ساده و بدون قطعات متحرک، معمولاً طول عمر بالاتری دارند.
- استفاده در شرایط سخت: فلومترهای دمایی می‌توانند در شرایط سخت، مانند فشارهای بالا یا دماهای زیاد، عملکرد مناسبی داشته باشند.
معایب فلومتر دمایی
- محدودیت در سیالات با ویسکوزیته بالا: این فلومترها ممکن است در اندازه‌گیری دبی سیالات چسبناک یا ویسکوزیته بالا کارایی کمتری داشته باشند.
- نیاز به کالیبراسیون: فلومترهای دمایی ممکن است به‌طور منظم به کالیبراسیون نیاز داشته باشند تا دقت خود را حفظ کنند.
- محدودیت در اندازه‌گیری سیالات غیرشفاف: در صورتی که سیال جریان‌دهنده کدر یا حاوی ذرات معلق باشد، عملکرد فلومتر دمایی ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد.
- عدم دقت در فشارهای بسیار بالا: در فشارهای خیلی بالا، میزان انتقال حرارت از سنسور گرم‌کننده به سنسور دما ممکن است کاهش یابد و دقت اندازه‌گیری پایین بیاید.
کاربردهای فلومتر دمایی
- صنایع گاز: برای اندازه‌گیری جریان گازها مانند گاز طبیعی، هوا، و گازهای صنعتی.
- صنایع شیمیایی و پتروشیمی: اندازه‌گیری جریان گازها یا مایعات با ویسکوزیته پایین در فرآیندهای شیمیایی.
- صنایع انرژی و نیروگاه‌ها: برای اندازه‌گیری جریان گازهای احتراق یا دیگر سیالات در سیستم‌های انرژی و نیروگاه‌ها.
- آزمایشگاه‌ها: برای اندازه‌گیری جریان گازهای مختلف در محیط‌های تحقیقاتی و آزمایشگاهی.
- صنایع نفت و گاز: برای نظارت بر جریان گاز و سیالات در خطوط انتقال و فرآیندهای پالایش.
- صنایع غذایی و دارویی: در فرآیندهای تولید گاز یا مایعات با ویسکوزیته پایین.
سازندگان مطرح فلومتر دمایی
- Emerson
- Siemens
- Endress+Hauser
- Yokogawa
- Brooks Instrument
- KROHNE
نکات نصب فلومتر دمایی
- قرارگیری صحیح در مسیر جریان: فلومتر دمایی باید به‌گونه‌ای نصب شود که سیال به‌طور یکنواخت و بدون تداخل در لوله جریان یابد.
- مراقبت از دمای سیال: چون این فلومترها به دمای سیال حساس هستند، باید از دماهایی که باعث آسیب به سنسورها می‌شوند، جلوگیری شود.
- کالیبراسیون منظم: برای حفظ دقت اندازه‌گیری، کالیبراسیون منظم ضروری است.