فلومتر دمایی (Thermal Flowmeter)
فلومتر دمایی یکی از انواع دبی‌سنج‌ها است که برای اندازه‌گیری جریان سیالات گازی و برخی مایعات خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه بر اساس انتقال حرارت از یک عنصر گرم‌شده به سیال عبوری کار می‌کند و دبی جرمی سیال را با دقت بالا محاسبه می‌نماید.
این نوع فلومتر با استفاده از تغییرات دمایی، میزان جریان سیال را تعیین می‌کند. عملکرد آن مبتنی بر اصول انتقال حرارت و تغییرات دما در واکنش به سرعت سیال است. فلومترهای دمایی به دلیل حساسیت بالا، گزینه‌ای ایده‌آل برای اندازه‌گیری جریان گازها در شرایط مختلف دمایی محسوب می‌شوند و در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارند.
در این مقاله، به بررسی کامل فلومترهای دمایی پرداخته‌ایم و اطلاعاتی کاربردی درباره مکانیزم عملکرد، مزایا، ویژگی‌ها و کاربردهای صنعتی آن ارائه کرده‌ایم. اگر به دنبال روشی دقیق برای اندازه‌گیری جریان جرمی گازها و برخی مایعات خاص هستید، این مقاله به شما کمک می‌کند تا با اصول کاری فلومتر دمایی، انواع روش‌های اندازه‌گیری و مزایای آن در صنایع مختلف آشنا شوید.
فلومتر دمایی (Thermal Flowmeter) 3
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.
- جدول صنعتی برای مقایسه انواع فلومتر دمایی:
نوع فلومتر دمایی اصل عملکرد مزایا محدودیت‌ها کاربردها
فلومتر دمایی جرم مستقیم (Mass Flow) اندازه‌گیری گرمای منتقل شده از سنسور گرم‌شده به گاز - دقت بالا در اندازه‌گیری جرم- بدون نیاز به تصحیح دما و فشار - حساس به تغییر ترکیب گاز- مناسب برای گازها، نه مایعات - صنایع گاز- سیستم‌های هوای فشرده- بیوتکنولوژی
فلومتر دمایی دیفرانسیلی (Differential Temperature) اختلاف دما بین دو سنسور قبل و بعد از منبع حرارت را اندازه می‌گیرد - پاسخ سریع- مناسب برای فلوهای پایین - نیاز به کالیبراسیون دقیق- حساس به آلودگی سنسورها - مانیتورینگ گازهای فرآیندی- تجهیزات HVAC
فلومتر سیم داغ (Hot Wire Anemometer) جریان عبوری باعث خنک شدن سیم داغ می‌شود؛ شدت خنک شدن با فلو نسبت مستقیم دارد - حساسیت بالا به تغییرات فلو- پاسخ بسیار سریع - مناسب بیشتر برای هوا و گازهای تمیز- حساس به گرد و غبار و آلودگی - تحقیقات آیرودینامیک- تست تونل باد
فلومتر دمایی پرتابل (Portable Thermal) مشابه نوع ثابت اما در قالب قابل حمل طراحی شده - سبک و قابل حمل- مناسب برای تست میدانی - دقت کمتر نسبت به مدل‌های نصب دائم - بازرسی‌های موقت- تست دوره‌ای سیستم‌های گازرسانی
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 در صنعت
- 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.
نکات نصب فلومتر دمایی
- قرارگیری صحیح در مسیر جریان: فلومترها 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.
جمع‌بندی
در این مقاله به بررسی فلومتر دمایی و نحوه عملکرد آن پرداختیم. این نوع فلومتر با استفاده از اصول انتقال حرارت، دبی جرمی گازها و مایعات خاص را اندازه‌گیری می‌کند. همچنین، مزایای آن شامل دقت بالا، عدم نیاز به قطعات متحرک و کاربرد گسترده در صنایع مختلف مانند نفت، گاز و شیمیایی است. انتخاب فلومتر دمایی برای اندازه‌گیری جریان گازها در دماهای مختلف، به دلیل کارایی و دوام بالا، می‌تواند راه‌حل مناسبی برای بهبود فرآیندهای صنعتی باشد.
شرکت آدرین صنعت ابزار دقیق پارس به عنوان تولیدکننده و تأمین‌کننده پیشرو در زمینه تجهیزات ابزار دقیق و قطعات ابزار دقیق، با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین و ارائه خدمات مهندسی تخصصی، به یکی از نام‌های معتبر در صنعت ابزار دقیق تبدیل شده است. این شرکت علاوه بر تولید قطعات با کیفیت، تأمین‌کننده تجهیزات پیشرفته از برندهای معتبر جهانی نیز می‌باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره یا سفارش، می‌توانید با تیم پشتیبانی ما در ارتباط باشید.