دبی سنج جرمی چیست؟
دبی سنج جرمی نوعی دبی سنج است و دستگاهی است که دبی جرمی سیال در حال حرکت در لوله را به دقت اندازه گیری می کند. نرخ جریان جرمی، جرم را در واحد زمان اندازه گیری می کند، با نرخ جریان حجمی – که حجم را در واحد زمان اندازه گیری می کند، متفاوت است.
اندازهگیری جریان انبوه اساس اکثر فرمولهای دستور العمل، تعیین تعادل مواد، صورتحساب، و عملیات انتقال نگهبانی در سراسر صنعت است. با توجه به اینکه این اندازهگیریها حیاتیترین اندازهگیریهای جریان در یک کارخانه هستند، قابلیت اطمینان و دقت تشخیص جریان جرم از اهمیت بالایی برخوردار است.
دبی سنج جرمی چگونه کار می کند؟
دو فناوری جریانی که برای اندازهگیری جریان جرمی استفاده میشوند، اینرسی و حرارتی هستند. اینرسی متر که به عنوان جریان سنج کوریولیس شناخته می شود، از اثر کوریولیس برای اندازه گیری دبی جرمی استفاده می کند. هنگامی که یک سیال در یک لوله در حال جریان است و از طریق وارد کردن چرخش مکانیکی ظاهری به لوله تحت شتاب کوریولیس قرار می گیرد، مقدار نیروی انحرافی ایجاد شده توسط اثر اینرسی کوریولیس تابعی از سرعت جریان جرمی سیال خواهد بود. فلومترهای جرمی حرارتی همچنین دبی جرمی مایعات و گازها را به طور مستقیم و عملکرد را بر اساس اصول انتقال حرارت با استفاده از المنت گرمایشی و سنسورهای دما اندازه گیری می کنند.
انواع دبی سنج های جرمی
دبی سنج جرمی کوریولیس
دبی سنج جرمی کوریولیس یک شتاب مصنوعی کوریولیس است که نیرویی ظاهری که نسبت به یک قاب در حال چرخش اعمال می کند – به جریان وارد می کند و با تشخیص تکانه زاویه ای حاصل، دبی جرمی را اندازه گیری می کند.
هنگامی که یک سیال در یک لوله در حال جریان است و از طریق وارد کردن چرخش مکانیکی ظاهری به لوله تحت شتاب کوریولیس قرار می گیرد، مقدار نیروی انحرافی ایجاد شده توسط اثر اینرسی کوریولیس تابعی از سرعت جریان جرمی سیال خواهد بود.
دبی سنج جرمی حرارتی
فلومترهای جرمی حرارتی همچنین دبی جرمی گازها و مایعات را مستقیماً اندازه گیری می کنند. این کنتورها یا با وارد کردن مقدار مشخصی از گرما به جریان جاری و اندازهگیری تغییر دمای مربوطه یا با حفظ یک پروب در دمای ثابت و اندازهگیری انرژی مورد نیاز برای انجام این کار عمل میکنند. اجزای یک دبی سنج جرمی پایه شامل دو سنسور دما و یک بخاری الکتریکی بین آنها می باشد. بخاری می تواند از داخل جریان سیال بیرون بزند یا می تواند خارج از لوله باشد.
کاربردهای رایج فلومتر جرمی
فلومتر جرمی اغلب در نظارت یا کنترل فرآیندهای مرتبط با جرم (مانند واکنش های شیمیایی) که به جرم نسبی مواد تشکیل دهنده واکنش نداده، مانند فرمولاسیون دستور العمل، تعیین تعادل مواد و عملیات انتقال صورت حساب و نگهداری بستگی دارد، استفاده می شود. از آنجایی که اینها حیاتی ترین اندازه گیری های جریان در یک کارخانه فرآوری هستند، قابلیت اطمینان و دقت اندازه گیری جریان جرم بسیار مهم است.
دبی سنج های جرمی کوریولیس در کاربردهای مختلف در صنایع مختلف و همچنین در کاربردهای علمی – برای اندازه گیری گازها و مایعات خورنده و تمیز استفاده می شود. آنها دقت بالایی در اندازه گیری چگالی اندازه گیری جریان جرمی، اندازه گیری دما و ویسکوزیته ارائه می دهند. جریان سنج جرمی حرارتی اغلب در نظارت یا کنترل فرآیندهای مرتبط با جرم مانند واکنش های شیمیایی که به جرم نسبی مواد تشکیل دهنده واکنش نداده بستگی دارد، استفاده می شود.
برخی از کاربردهای رایج جریان گاز برای کنتورهای جرمی حرارتی شامل اندازه گیری هوای احتراق در دیگهای بزرگ، اندازه گیری گاز فرآیند نیمه هادی در صنایع شیمیایی و پتروشیمی، کاربردهای تحقیق و توسعه، کروماتوگرافی گازی، و فیلتر و تست نشت می باشد. در تشخیص جریان جرمی بخارات و گازهای تراکم پذیر، اندازه گیری تحت تأثیر تغییرات فشار و یا دما قرار نمی گیرد. یکی از قابلیتهای دبیسنجهای جرمی حرارتی، اندازهگیری دقیق دبی گاز یا سرعت کم گاز (زیر 25 فوت در دقیقه) است – بسیار کمتر از آن چیزی که با هر دستگاه دیگری قابل تشخیص است. فلومترهای حرارتی در صورتی که در حالت اختلاف دمای ثابت کار کنند، برد بالایی (10:1 تا 100:1) را فراهم می کنند.
از سوی دیگر، اگر گرمای ورودی ثابت باشد، توانایی تشخیص تفاوتهای دمایی بسیار کوچک محدود میشود و دقت و برد پذیری کاهش مییابد. در جریان های معمولی، خطاهای اندازه گیری معمولاً در محدوده 1-2٪ در مقیاس کامل هستند.
محدودیت های دبی سنج جرمی چیست؟
دبی سنج های جرمی می توانند برد پذیری بسیار بالا و دقت بالایی داشته باشند، اما محدودیت های جدی نیز دارند. متغیرهای محیطی و خطاهای خواندن، محاسبه و تنظیم می توانند باعث کاهش کارایی، آسیب احتمالی تجهیزات و در نهایت کاهش دقت شوند.
مشکلات بالقوه دبی سنج ها جرمی عبارتند از
• فلومترهای جرمی کوریولیس به سرعت جریان بالایی برای تشخیص نیاز دارند – و این منجر به افت فشار بالا می شود.
• فلومتر کوریولیس در مقایسه با سایر فلومتر ها گران هستند. آنها همچنین برای لوله های با اندازه بزرگتر در دسترس نیستند.
• فلومترهای جرمی حرارتی تحت تأثیر تراکم رطوبت (در گازهای اشباع) روی آشکارساز دما قرار می گیرند – این امر باعث می شود دماسنج پایین بیاید و می تواند منجر به خوردگی شود.
• فلومترهای جرمی حرارتی تحت تأثیر پوشش یا تجمع مواد روی سنسور قرار می گیرند – این امر از انتقال گرما جلوگیری می کند و باعث می شود که اندازه گیری خوانده نشود.
• فلومترهای جرمی حرارتی تحت تأثیر تغییرات گرمای ویژه ناشی از تغییرات در ترکیب گاز قرار می گیرند.
اندازه گیری جریان جرمی: تاریخچه
در گذشته، دبی جرمی اغلب از خروجی های یک دبی سنج حجمی و یک چگالی سنج محاسبه می شد. چگالی یا به طور مستقیم اندازه گیری می شد-A) شکل 1 ( یا با استفاده از خروجی ترانسمیتر های دما و فشار فرآیند محاسبه می شد. این اندازهگیریها خیلی دقیق نبودند، زیرا رابطه بین فشار فرآیند یا دمای فرآیند و چگالی همیشه دقیقاً مشخص نیست – هر سنسور خطای جداگانه خود را به خطای کلی اندازهگیری اضافه میکند و سرعت پاسخگویی چنین محاسباتی معمولاً برای تشخیص کافی نیست. تغییرات پله ای در جریان