مس فلومتر چیست؟

مس فلومتر یک نوع فلومتر است و دستگاهی است که نرخ جریان جرمی یک سیال را که در یک لوله حرکت می‌کند، به‌طور دقیق اندازه‌گیری می‌کند. نرخ جریان جرمی، جرم در واحد زمان را اندازه‌گیری می‌کند و با نرخ جریان حجمی که حجم در واحد زمان را اندازه‌گیری می‌کند، متفاوت است. اندازه‌گیری جریان جرمی، اساس اکثر فرمولاسیون‌های دستورالعمل، تعیین تعادل مواد، صدور صورت‌حساب و عملیات انتقال مالکیت در صنعت است. با توجه به اینکه این اندازه‌گیری‌ها از حساس‌ترین اندازه‌گیری‌ها در یک کارخانه پردازشی هستند، قابلیت اطمینان و دقت تشخیص جریان جرمی بسیار مهم است.

مس فلومتر چگونه کار می‌کند؟

دو فناوری جریانی که برای اندازه‌گیری جریان جرمی استفاده می‌شوند، اینرسی و حرارتی هستند. فلومترهای اینرسی که به‌عنوان فلومترهای کوریولیس شناخته می‌شوند، از اثر کوریولیس برای اندازه‌گیری نرخ جریان جرمی استفاده می‌کنند. زمانی که یک سیال در یک لوله جریان دارد و تحت تأثیر شتاب کوریولیس از طریق معرفی مکانیکی دوران ظاهری به لوله قرار می‌گیرد، میزان نیروی انحرافی تولیدشده توسط اثر اینرسی کوریولیس تابعی از نرخ جریان جرمی سیال خواهد بود. فلومترهای حرارتی نیز نرخ جریان جرمی مایعات و گازها را به‌طور مستقیم اندازه‌گیری می‌کنند و براساس اصول انتقال حرارت با استفاده از یک عنصر گرمایی و حسگرهای دما عمل می‌کنند.

انواع مس فلومترها

فلومترهای جرمی کوریولیس

فلومترهای جرمی کوریولیس شتاب کوریولیس مصنوعی را که نیروی ظاهری است که نسبت به یک چارچوب چرخان عمل می‌کند، به جریان وارد کرده و نرخ جریان جرمی را با تشخیص تکانه زاویه‌ای نتیجه‌شده اندازه‌گیری می‌کنند. زمانی که یک سیال در یک لوله جریان دارد و تحت تأثیر شتاب کوریولیس از طریق معرفی مکانیکی دوران ظاهری به لوله قرار می‌گیرد، میزان نیروی انحرافی تولیدشده توسط اثر اینرسی کوریولیس تابعی از نرخ جریان جرمی سیال خواهد بود.

فلومترهای ترمال مس (thermal mass)

فلومترهای جرمی حرارتی نیز نرخ جریان جرمی گازها و مایعات را به‌طور مستقیم اندازه‌گیری می‌کنند. این فلومترها با معرفی مقدار مشخصی از حرارت به جریان و اندازه‌گیری تغییر دمای مرتبط یا با نگه داشتن یک پروب در دمای ثابت و اندازه‌گیری انرژی لازم برای انجام این کار عمل می‌کنند. اجزای یک فلومتر ترمال مس پایه شامل دو حسگر دما و یک هیتر الکتریکی بین آن‌ها می‌باشد. هیتر می‌تواند به جریان سیال وارد شود یا خارج از لوله باشد.

مزایای مس فلومتر

اندازه‌گیری مستقیم جریان جرمی که در کاربردهایی که جرم پارامتر اصلی مورد علاقه است، بسیار حیاتی می‌باشد.

دقت و تکرارپذیری بالا، اطمینان از اندازه‌گیری دقیق و نتایج ثابت را فراهم می‌کند.

معمولاً دارای نسبت تورنداون وسیعی هستند، که اجازه می‌دهد طیف وسیعی از نرخ‌های جریان را با دقت اندازه‌گیری کنند.

اندازه‌گیری بلادرنگ و کنترل دقیق نرخ‌های جریان را هنگام استفاده همراه با شیرهای کنترلی یا پمپ‌ها فراهم می‌کنند. به کنترلرهای جریان جرمی مراجعه کنید.

به‌راحتی می‌توانند با سیستم‌های کنترلی ادغام شوند، که امکان اتوماسیون، کسب داده و بهینه‌سازی فرآیند را فراهم می‌آورند.

محدودیت‌های مس فلومتر

مس فلومترها می‌توانند محدوده وسیعی از اندازه‌گیری و دقت بالا داشته باشند، اما همچنین محدودیت‌های جدی نیز دارند. متغیرهای محیطی و خطاهای خواندن، محاسبه و تنظیم می‌توانند باعث کاهش کارایی، آسیب به تجهیزات و در نهایت کاهش دقت شوند. مشکلات احتمالی با مس فلومترها شامل نیاز به سرعت‌های جریان بالا برای تشخیص فلومترهای کوریولیس که منجر به افت فشار بالا می‌شود، هزینه بالای فلومترهای کوریولیس نسبت به سایر فلومترها و عدم موجودیت برای لوله‌های بزرگ‌تر، تأثیر تراکم رطوبت روی حسگر دما در فلومترهای جرمی حرارتی و تأثیر تغییرات در ترکیب گاز بر تغییرات گرمای ویژه می‌باشد.

تاریخچه اندازه‌گیری جریان جرمی

در گذشته، جریان جرمی اغلب از خروجی‌های یک فلومتر حجمی و یک دانسیتومتر محاسبه می‌شد. دانسیته یا به‌طور مستقیم اندازه‌گیری می‌شد یا با استفاده از خروجی‌های حسگرهای دما و فشار فرآیندی محاسبه می‌شد. این اندازه‌گیری‌ها به‌طور دقیق نبودند زیرا رابطه بین فشار فرآیندی یا دمای فرآیندی و دانسیته همیشه دقیقاً شناخته‌شده نبود – هر حسگر خطای خاص خود را به خطای کلی اندازه‌گیری اضافه می‌کرد و سرعت پاسخ این محاسبات معمولاً برای تشخیص تغییرات ناگهانی در جریان کافی نبود.

کاربرد مس فلومتر

مس فلومترها به‌طور مکرر در نظارت یا کنترل فرآیندهای مرتبط با جرم (مانند واکنش‌های شیمیایی) که به نسبت‌های جرمی مواد واکنش‌نداده وابسته هستند، مانند فرمولاسیون‌های دستورالعمل، تعیین تعادل مواد، و عملیات انتقال مالکیت و صدور صورت‌حساب استفاده می‌شوند. با توجه به اینکه این اندازه‌گیری‌ها از حساس‌ترین اندازه‌گیری‌ها در یک کارخانه پردازشی هستند، قابلیت اطمینان و دقت اندازه‌گیری جریان جرمی بسیار مهم است.

نمونه‌هایی از مس فلومترها در کاربردهای مشتریان

مس فلومترها برای دوزینگ دقیق عوامل دارویی

استفاده از ترکیب مس فلومترهای کوریولیس و پمپ‌های فشار بالای WADose امکان دوزینگ دقیق عوامل دارویی را فراهم می‌کند. این یکپارچگی قدرتمند، امکان تزریق مقادیر بسیار کوچکی از عوامل دارویی به صورت مایع را فراهم می‌آورد و تکرارپذیری فوق‌العاده‌ای را تضمین می‌کند. بیشتر بخوانید…

تحقیق در زمینه ذخیره‌سازی هیدروژن

به همراه Wagner Mess- und Regeltechnik، برونخورست مس فلومترها را با یک پمپ HPLC WADose ترکیب کرد و از یک مؤسسه تحقیق و توسعه آلمانی در تلاش برای کشف یک راه حل نوآورانه برای ذخیره‌سازی هیدروژن حمایت کرد. این رویکرد پیشگامانه شامل استفاده از روغن‌های انتقال حرارت مصنوعی با پایه آروماتیک است که معمولاً در سیستم‌های پخت و پز و کاربردهای دمای بالا یافت می‌شوند. این روغن‌ها به عنوان حامل‌های هیدروژن مایع ارگانیک (LOHCs) عمل می‌کنند و ذخیره‌سازی هیدروژن را به صورت کارآمد و ایمن ممکن می‌سازند. 

تفاوت اندازه گیری جریان حجمی با جریان جرمی

اندازه‌گیری جریان جرمی و جریان حجمی دو روش اساسی برای بررسی جریان سیال در سیستم‌ها هستند. اگرچه این دو روش در برخی موارد مشابه‌اند، اما تفاوت‌های مهمی نیز دارند. جریان جرمی به میزان جرم سیالی که در یک بازه زمانی مشخص از نقطه‌ای عبور می‌کند، اشاره دارد و معمولاً با واحد گرم بر ثانیه بیان می‌شود. در مقابل، جریان حجمی به میزان حجم سیال عبوری در همان بازه زمانی اشاره دارد و معمولاً با واحد لیتر بر ثانیه سنجیده می‌شود. هر دو روش، نرخ جریان سیال درون سیستم را اندازه‌گیری می‌کنند و می‌توانند همراه با سایر اندازه‌گیری‌ها برای تحلیل بهتر سیستم به کار روند.

در فلومترهای جرمی، جریان با اندازه‌گیری مقدار جرم ماده‌ای که طی یک دوره زمانی مشخص عبور می‌کند، سنجیده می‌شود. از سوی دیگر، در فلومترهای حجمی، جریان با اندازه‌گیری حجم ماده عبوری در همان دوره زمانی محاسبه می‌شود. این ابزارها می‌توانند برای اندازه‌گیری جریان مایعات و گازها استفاده شوند.

یک تفاوت اساسی دیگر بین این دو روش این است که جریان جرمی تعداد مولکول‌های موجود در یک گاز را اندازه‌گیری می‌کند، در حالی که جریان حجمی فضایی را که این مولکول‌ها اشغال می‌کنند، می‌سنجد. به دلیل قابلیت تراکم‌پذیری گازها، تغییرات فشار و دما می‌تواند به طور قابل توجهی سرعت جریان حجمی را تحت تأثیر قرار دهد.

جریان جرمی زمانی استفاده می‌شود که نیاز به اندازه‌گیری دقیق جرم گاز باشد، در حالی که جریان حجمی برای کنترل و اندازه‌گیری حجم گاز کاربرد دارد. به عنوان مثال، در برنامه‌های نظارت بر کیفیت هوا و بهداشت صنعتی، اندازه‌گیری جریان حجمی اهمیت بیشتری دارد زیرا هدف، تعیین تعداد ذرات در حجم معین هوا است.

فلومترهای حجمی برای اندازه‌گیری جریان حجمی گاز در مواردی که دقت بسیار بالا نیاز نیست، مناسب هستند. اما برای دستیابی به نتایج دقیق‌تر، فلومترهای حجمی نیاز به جبران تغییرات دما و فشار دارند. در مقابل، فلومترهای جرمی می‌توانند نرخ جریان را بدون تأثیرپذیری از فشار و دمای گاز اندازه‌گیری کنند، که این امر باعث می‌شود اندازه‌گیری جریان جرمی دقت و تکرارپذیری بالاتری داشته و نتایج قابل اعتمادتری ارائه دهد.

ساختار مس فلومتر ها

مس فلومترها دارای دو لوله اندازه‌گیری هستند که توسط یک نوسان‌ساز تحریک می‌شوند. در شرایطی که هیچ جریان سیالی وجود ندارد، این لوله‌ها با یک فرکانس ثابت نوسان می‌کنند. با ورود جریان سیال به فلومتر، اینرسی سیال باعث ایجاد یک حرکت پیچشی در لوله‌ها می‌شود که به نوسان اولیه اضافه می‌شود. این تغییر نوسان باعث می‌شود لوله‌ها با یک فرکانس جدید و با اختلاف فاز نسبت به نوسان اولیه نوسان کنند.در این سیستم، دو سنسور وجود دارند که تغییرات نوسان را به عنوان اختلاف فاز ثبت می‌کنند. این اختلاف فاز با دبی جرمی سیال رابطه مستقیمی دارد.

علاوه بر این، از فرکانس نوسان لوله‌ها می‌توان برای تعیین چگالی سیال استفاده کرد. یکی از مزایای فلومترهای کوریولیس، اندازه‌گیری مستقیم چگالی است که آن‌ها را برای کاربردهایی که چگالی و دمای سیال متغیر است، منحصر به فرد می‌سازد.

نکات مهم هنگام خرید فلومتر التراسونیک

خرید مس فلومتر، که به آن فلومتر جرمی نیز گفته می‌شود، نیازمند در نظر گرفتن چندین پارامتر کلیدی است. این نکات به شما کمک می‌کنند تا بهترین فلومتر را متناسب با نیازهای خود انتخاب کنید.

1. نوع سیال

قبل از خرید مس فلومتر، ابتدا باید نوع سیالی که قصد اندازه‌گیری آن را دارید مشخص کنید. فلومترهای جرمی برای انواع مختلف سیالات از جمله گازها و مایعات مناسب هستند، اما هر نوع سیالی ممکن است نیاز به فلومتری با ویژگی‌های خاص داشته باشد. برای مثال، برخی فلومترها برای مایعاتی با ویسکوزیته بالا و برخی دیگر برای گازهای با چگالی کم مناسب‌تر هستند.

2. دقت اندازه‌گیری مس فلومتر 

دقت یکی از مهم‌ترین عوامل در انتخاب فلومتر است. فلومترهای جرمی دقت بالایی دارند، اما محدوده دقت ممکن است بسته به مدل و تولید کننده متفاوت باشد. اطمینان حاصل کنید که فلومتر انتخابی شما دقت مورد نیاز برای کاربرد خاص شما را دارد.

3. محدوده جریان 

محدوده جریان سیالی که قصد اندازه‌گیری آن را دارید نیز بسیار مهم است. برخی فلومترها برای جریان‌های کم و برخی دیگر برای جریان‌های بالا طراحی شده‌اند. محدوده جریان باید با نیازهای شما مطابقت داشته باشد تا عملکرد بهینه‌ای داشته باشید.

4. فشار و دما

فلومترها باید قادر به عملکرد در شرایط فشار و دمای مختلف باشند. برای اطمینان از انتخاب صحیح، محدوده فشار و دمای عملیاتی فلومتر را با شرایط کاری خود مقایسه کنید. برخی فلومترها می‌توانند در شرایط بسیار سخت و فشارهای بالا کار کنند.

5. استانداردها و گواهینامه‌ها

بررسی استانداردها و گواهینامه‌های فلومتر نیز ضروری است. مطمئن شوید که فلومتر انتخابی شما دارای گواهینامه‌های معتبر بین‌المللی مانند ISO، CE و ATEX است. این گواهینامه‌ها تضمین‌کننده کیفیت و ایمنی فلومتر هستند.

کالیبراسیون ابزار دقیق

کالیبراسیون ابزار نباید هرگز نادیده گرفته شود و این موضوع برای مس فلومتر ها نیز صدق می‌کند. حتی اگر این دستگاه‌ها با بالاترین استانداردهای ایمنی، ویژگی‌ها و قابلیت‌ها، و با استفاده از پیشرفته‌ترین فناوری سنسورهای صنعتی ساخته شوند، همچنان ممکن است عملکرد نامطلوبی ارائه دهند. این مشکل زمانی رخ می‌دهد که کالیبراسیون به دلیل استفاده از روش‌های شبیه‌سازی یا معادل‌سازی به‌جای آزمایشگاه کالیبراسیون واقعی مایعات، نادقیق یا دارای عدم قطعیت باشد.

کالیبراسیون نادرست می‌تواند منجر به بروز خطرات ایمنی و ناکارآمدی‌های فرآیندی شود که ممکن است تا زمانی که فرآیند در حال اجرا است و مشکلی پیش می‌آید، شناسایی نشوند. فرآیندهای ناکارآمد نیز اغلب منجر به کیفیت پایین محصول و هزینه‌های اضافی می‌شوند که به‌طور منفی بر سودآوری و رقابت‌پذیری تأثیر می‌گذارند.

ویدیو معرفی مس فلومتر (کوریولیس)