روش های اندازه گیری جریان سیالات

جریان سنج های اولتراسونیک

کنتورهای اولتراسونیک یکی از جریان سنج های با تکنولوژی جدید می باشند، به نحوی که این نوع کنتورها در سال های اخیر با رشد سریعی در کل جهان با استقبال مواجه شده اند.

فلومتر اولتراسونیک

تکنولوژی اولتراسونیک شاید به دهه ی ۳۰میلادی برگردد ولی از لحاظ کاربرد در صنعت برای اولین بار در سال ۱۹۶۳ در ژاپن توسط شرکت Tokyo Keiki که بعدها بنام  Tokimec تغییر نام داد، ارائه گردید. در سال ۱۹۷۲ شرکت Controlotro آمریکا بعنوان نخستین تولید کننده ی فلومتر اولتراسونیک در آمریکا کار خود را شروع نمود در اواخر دهه ۷۰ و اوایل دهه ۸۰ میلادی شرکت‌های Panametrics در آمریکا و Ultraflux در فرانسه شروع به آزمایش در زمینه ی اندازه گیری جریان گاز بوسیله ی تکنولوژی اولتراسونیک نمودند. در ابتدا تکنولوژی اولتراسونیک به خوبی شناخته نشده بود اما در سال های اخیر، بهبودهای تکنولوژیکی زیادی در زمینه ی این جریان سنج ها بوجود آمده است.

فلومتر های اولتراسونیک خود به دو بخش تقسیم می شوند:

الف) پدیده Doppler :

در این نوع فلومتر یک فرکانس اولتراسونیک از یک فرستنده در جهت عکس حرکت فلو فرستاده می شود و این امواج توسط فلوی عبوری به محلی که امواج ارسال می شوند برگشت داده می شود. در کنار فرستنده یک گیرنده قرار دارد و امواج دریافتی را با امواج ارسال شده مقایسه می کند و میزان اختلاف فرکانس دو موج، ارتباط مستقیم با جریان سیال دارد.

فلومتر اولتراسونیک با روش داپلر

ب)پدیده Transient :  

در این نوع فلومتر امواج ارسالی از یک طرف لوله فرستاده می شوند و از سوی دیگر دریافت می شوند.

فلومتر اولتراسونیک با روش انتقال

در این روش ارسال و دریافت موج اولتراسونیک طی دو مرحله صورت می گیرد بدین ترتیب کـه ابتدا یکی از سنسورهای پیزوالکتریک تحریک و موج ارسالی از سوی سنسور پیزوالکتریک دیگر دریافت و زمان انتقال موج محاسبه می شود. در مرحله ی بعدی جای فرستنده و گیرنده عوض می شود، که بـه سبب متفاوت بودن جهت ارسال موج نسبت به جهت حرکت سیال زمان محاسبه شده در این حالت با قبلی متفاوت بوده و این تفاوت متناسب با سرعت سیال می باشد. لذا با این روش می توان بصورت استنتاجی سرعت سیال را محاسبه نمود.

فلومتر اولتراسونیک (نمونه‌ی واقعی)

ترنسدیوسرها:

ترنسدیوسرهای کنتورهای اولتراسونیک به فرم های مختلف تولید می شوند. اساساً این ترنسدیوسرها از یک جزء پیزو الکتریک با الکترودها و حفاظ نگهدارنده ی مکانیکی تشکیل شده است. اتصال این ترنسدیوسرها به بدنه کنتور می تواند بصورت جوشی، فلنجی یا پیچی و یا مکانیکی (جهت باز کردن ترنسدیوسرها در حالیکه جریان گاز درون بدنه کنتور ادامه دارد) صورت پذیرد.
برای کاربردهای ویژه: می بایست ترنسدیوسرهای خاص متناسب با فرکانس، مواد و تجهیزات مکانیکی بکار روند. مشخصات ترنسدیوسرها و نصب آن‌ها می بایست برای کاربردهای زیر به دقت مد نظر قرار گیرند.
۱٫ دماهای بالا
۲٫ فشارهای بالا و پایین
۳٫ تغییرات سریع و یا سیکلی دما یا فشار
۴٫ خوردگی و ساییدگی
۵٫ گازهای خشک و یا مرطوب

فلومتر جابجائی مثبت

فلومتر جابجایی مثبت، نوعی وسیله ی اندازه گیری فلو می باشد که سیالی را که در حال جریان است به حجم های کوچک قسمت نموده و ضمن عمل، آنها را پی درپی به هم می افزاید و بوسیله ی مکانیزم شمارنده، عمل شمارش را انجام می دهند. پیمانه های اندازه گیری به قدری دقیق تراشیده شده اند که حجم آنها کاملاً مشخص می باشد و جمع همه ی آنها عبارت خواهد بود از مقدار دقیق مایع عبور یافته از فلومتر. اصول کار بدین قرار است که در ازای هرسیکل عملیات، حجمی از سیال بطور متناوب بوسیله دستگاه، دریافت و به خروجی انتقال می یابد. این اندازه گیری، حجمی بوده و در صورت ثابت بودن وزن مخصوص سیال براساس جرم می توان استنباط کرد.

فلومتر جابجایی مثبت

فلومتر جرمی (Mass Flowmeter) 

کار فلومتر جرمی بر پایه ی بقای اندازه حرکت زاویه ای که به صورت شتاب کریولیس به سیال اعمال می شود استوار می باشد. لوله هایی که خاصیت ارتعاشی در آن‌ها ایجاد و پیش بینی گردیده، بوسیله ی سیال به ارتعاش در می آیند. پیچش لوله، بوسیله ی آشکارساز حس گردیده و اندازه گیری می شود. وقتی که سیال در دو لوله موازی جریان دارد اثرات ارتعاش را به طور موثری حذف می نماید.

فلومتر کرولوئیس

فلومتر لوله‌ی پیتوت (Pitot Tube)

در این روش با استفاده از لوله ی پیتوت فشار کل (استاتیک و دینامیک) از یکسو و فشار استاتیک از سوی دیگر اندازه گیری شده و اختلاف این دو نشانگر فشار دینامیک می باشد که متناسب با سرعت سیال خواهد بود.

فلومتر لوله‌ی پیتوت

فلومتر ورتکس (Vortex)

در این روش ابتدا با استفاده از یک مانع در سیال توربولانس یا آشفتگی ایجاد نموده و فرکانس این آشفتگی نشانگر سرعت سیال می باشد.

فلومتر ورتکس

فلومتر حرارتی (Thermal Flow Meter) 

اندازه گیری فلوی جرمی بر اساس هدایت گرمایی مواد عمل می کند. این سیستم شامل دو سنسور حرارتی و یک منبع حرارتی میان این دو سنسور می باشد. منبع حرارتی ایجاد یک گرادیان دمایی نموده و حرکت سیال باعث جابجایی این پروفیل می گردد. بدین ترتیب اختلاف دمای اندازه گیری شده توسط سنسورهای دمایی متناسب با فلوی جرمی سیال می گردد. این روش جهت اندازه گیری مقدار فلوی جرمی هوای فشرده، نیتروژن، گاز طبیعی و … مورد استفاده قرار می گیرد.

فلومتر حرارت