ترمال مس فلومتر
ترمال مس فلومتر که به نام‌های فلومتر جرمی Dispersion یا Immersible نیز شناخته می‌شوند، دسته‌ای از فلومترها هستند که برای اندازه‌گیری جرم سیال در جریان‌های بسته به کار می‌روند. استفاده از این روش به L.V. King نسبت داده می‌شود که در سال 1914 میلادی قانون King را منتشر کرد و در آن توضیح داد چگونه یک سیم حرارت دیده غوطه‌ور در سیال، می‌تواند سرعت جرمی جریان را در یک نقطه اندازه‌گیری کند. با این حال، ترمال مس فلومتر صنعتی تا دهه‌های 1960 و 1970 وارد بازار نشدند.
ترمال مس فلومتر در مقایسه با دیگر فلومترها برای اندازه‌گیری جریان‌های صنعتی نسبتاً جدید هستند، اما به سرعت در صنعت پذیرفته شدند.
ترمال مس فلومتر به طور کلی به دو گروه تقسیم می‌شوند:
Thermal Dispersion
Thermal Profile Type یا Temperature Rise
در نوع اول، یک عنصر گرم شده در مسیر جریان قرار می‌گیرد و سرعت خنک شدن آن به عنوان معیاری برای سرعت جریان استفاده می‌شود که از آن دبی محاسبه می شود.
در نوع دوم، گرما به نقطه‌ای از جریان اعمال می‌شود. افزایش دمای محلی و میزان انرژی مصرفی در این نقطه برای محاسبه دبی جرمی به کار می‌رود.
هر دو نوع فلومتر حرارتی در بازار موجود هستند. حساسیت بالای برخی از طرح‌ها باعث شده که این تجهیزات در کاربردهای تحقیقاتی به طور گسترده‌ای استفاده شوند. این بدان معناست که مقدار اندازه‌گیری شده می‌تواند تحت تاثیر خواص سیال مانند گرمای ویژه، ترکیب گاز (در مورد مخلوط‌ها) و هدایت حرارتی قرار گیرد.
عملکرد فلومتر ترمال مس
فلومترهای ترمال مس، رایج‌ترین نوع فلومتر برای اندازه‌گیری جریان گازها هستند که بر اساس خنک شدن گاز در حال جریان عمل می‌کنند. اصل کار این فلومترها بر پایه انتقال حرارت رسانا و همرفت، بر اساس قانون کینگ است.
از آنجا که خواص سیالاتی مانند ویسکوزیته، چگالی، فشار و دما بر حجم سیال تأثیر می‌گذارند و به طور غیرمستقیم بر افت فشار تأثیر دارند، این فلومترها به طور مستقیم جرم سیال مایع یا گاز را اندازه‌گیری می‌کنند.
فلومترهای ترمال مس معمولاً برای جریان‌های کم گاز به کار می‌روند، به ویژه برای کنترل و تنظیم جریان. این فلومترها با وارد کردن مقدار مشخصی گرما به جریان سیال، درجه حرارت را اندازه‌گیری کرده یا دمای سنسورها را ثابت نگه می‌دارند. در این سیستم، زمانی که جریان وجود ندارد، سنسورهای دما دمای یکسانی را نشان می‌دهند، اما با جریان سیال، تفاوت دما بین سنسورها ایجاد می‌شود.
اجزای اصلی این نوع فلومترها شامل دو سنسور دما و یک هیتر است. جریان جرم با استفاده از اختلاف دما بین دو سنسور، ضریب K، سرعت حرارتی الکتریکی و گرمای ویژه سیال محاسبه می‌شود.
فلومتر ترمال مس برای شرایطی که دما و فشار سیال در حال تغییر هستند یا سرعت جریان گاز کم است، مناسب است. دقت این فلومترها معمولاً 1% FS است و از آنجا که در این تجهیزات قطعه متحرکی وجود ندارد، نیاز به تعمیر و نگهداری آن‌ها کاهش می‌یابد. این فلومترها قابلیت طراحی تک یا چند نقطه‌ای دارند و می‌توانند در یک طیف وسیع از دما و فشار مورد استفاده قرار گیرند.
با این حال، استفاده از این فلومتر محدود به مایعات تمیز و غیر ساینده است و وجود رطوبت یا قطرات در سیال می‌تواند دقت آن را کاهش دهد. همچنین، این فلومترها قیمت نسبتاً بالایی دارند و برای اندازه‌گیری دقیق، نیاز به کالیبراسیون دقیق دارند.
فلومترهای ترمال مس در کاربردهایی مانند اندازه‌گیری جریان هوای فشرده، مصرف گاز طبیعی برای مشعل‌ها، بخار، نظارت بر گاز دودکش، اندازه‌گیری گاز شعله، بازیابی گاز از دفن زباله و آزمایش و تشخیص نشت گاز استفاده می‌شوند. همچنین در تحقیقات علمی مانند آزمایش‌های تونل باد و آزمایش جریان سیال نیز کاربرد دارند. این تجهیزات می‌توانند در جریان‌های نیوتنی و غیر نیوتنی و در محدوده دمایی گسترده‌ای به کار گرفته شوند. برخی از طراحی‌ها برای استفاده در کاربردهای فلزات مایع به طور ویژه با پوشش سرامیکی پردازش شده‌اند، و برخی دیگر برای کاربردهای مایع در دسترس هستند، هرچند هنوز باید در کاربردهای صنعتی به طور کامل خود را اثبات کنند.
به طور کلی، ترمال مس فلومتر یک گزینه مناسب برای جایگزینی فلومترهای اوریفیس و ورتکس در اندازه‌گیری جریان گاز هستند.