فلومتر حرارتی جرمی

در سال های اخیر استفاده از فلومتر حرارتی جرمی برای اندازه گیری گازها در صنایع فرآیندی بسیار گسترش پیدا کرده است. چرا که هم از نظر قیمتی نسبت به فلومتر های کوریولیس مقرون بصرفه هستند و  هم دارای دقت های بسیار بالایی میباشند. در زیر به شرح کامل این تجهیز می پردازیم:

فلومتر جرمی حرارتی چیست ؟

فلومتر جرمی حرارتی یک تجهیز دقیق است که برای اندازه‌گیری جرم و گرمای مواد جاری در یک سیستم استفاده می‌شود. این وسیله معمولاً به یک محفظه جرمی مجهز است که ماده‌ای که می‌خواهید مقدار جرم یا گرمای آن را اندازه‌گیری کنید، از آن عبور می‌دهید.

فلومتر جرمی حرارتی یا Thermal Mass Flowmeter مناسب اندازه گیری گازها میباشند. برای خرید فلومتر های جرمی حرارتی باید پارامترهای متعددی را مد نظر قرار داد. نوع سیال گازی، مقدار رنج سرعت گاز عبوری، سایز خط لوله و بسیاری از موارد دیگر همگی از مواردی هستند که باید هنگام خرید فلومتر حرارتی جرمی باید بررسی شوند.

امروز با توجه به رشد تکنولوژی در فلومترهای جرمی ، شاهد کاربرد وسیع تر آنها در صنایع فرآیندی هستیم. در ادامه به تعدادی ازین عوامل اشاره میکنیم:

• مشخصات سیال فرآیندی (میزان خورندگی، دما، فشار و …)
• سایز خط لوله و محل نصب فلومتر
• رنج قابل اندازه‌گیری و سرعت سیال
• دقع اندازه گیری فلومتر جرمی حرارتی

عملکرد فلومتر حرارتی جرمی

اصول فیزیکی کارکرد فلومتر جرمی حرارتی بر اساس اصول حرارت و جرم عمل می‌کند. در این دستگاه، جریان جرمی (مانند جریان گاز یا مایعات) با استفاده از تبدیلات حرارتی اندازه‌گیری می‌شود.

یک فلومتر جرمی حرارتی شامل یک حسگر حرارتی و یک یا چند شعله (المان گرمایشی) است که به حسگر متصل می‌شود. در ساختار فلومتر های جرمی حرارتی یک سنسور دمایی مقاومتی (RTD) و یک هیتر تولید کننده گرما وجود دارد. سنسورها در مسیر جریان عبوری سیال گازی قرار میگیرند. وظیفه سنسور دمایی اندازه گیری دمای گاز عبوری میباشد که به عنوان دمای مرجع مورد درنظر گرفته میشود. هیتر نیز همواره با یک توان الکتریکی ثابت، تغییر دما میدهد و گرم می‌شود.

وقتی جریان جرمی از طریق دستگاه می‌گذرد، انرژی حرارتی به حسگر منتقل می‌شود و حسگر دما را اندازه‌گیری می‌کند. با تغییر دمای حسگر، می‌توان اندازه‌گیری دقیقی از جریان جرمی را ارائه داد. این تغییرات دما به طور مستقیم با جریان جرمی مرتبط هستند، زیرا مقدار انرژی حرارتی که توسط جریان جرمی منتقل می‌شود، باعث تغییر دمای حسگر می‌شود.

لذا همیشه یک اختلاف دمای ثابتی بین سنسور دمایی و هیتر در فلومتر وجود خواهد داشت. در این صورت هنگامی که هیچ سیالی داخل فلومتر در جریان نمیباشد اختلاف دما در بین سنسور دما و هیتر ثابت و هیچ تغییری نخواهد کرد.

اما به محض شروع حرکت جریان گاز داخل فلومتر مولکول‌های سیال به سنسور برخورد می‌نمایند. سنسور مورد نظر، گرمای خود را در اثر این برخورد، کم کم از دست می‌دهد. جریان سیال گرمای دریافت شده از سنسور را با خود حمل می‌کند. از این جهت می‌توان شاهد یک اختلاف دما بین دماسنج مرجع و دماسنج گرما داده شده، بود.

این اختلاف دمای بوجود آمده در اثر فلوی عبوری گاز، دقیقآ متناسب با دبی جرمی عبوری خواهد بود.

لازم به ذکر است که میزان انتقال گرما از سنسور به تغییرات دما و فشار گاز نیز وابسته نیست. به همین جهت در فلومتر های جرمی حرارتی بر خلاف فلومتر های حجمی، نیاز به جبران سازی دما و چگالی نمیباشد.

اما رنج قابل اندازه گیری فلومتر های جرمی حرارتی از گرمای ویژه گاز c_p تاثیر پذیر میباشد. همچنین باید خاطرنشان کرد کالیبراسیون این فلومتر ها برای تمام گازهای فرایندی امکان پذیر نیست. اگر گاز فرآندی خاصیت خورندگی داشته یا خطرناک باشد معمولا از گازهای مرجع مانند هوا و نتیروژن برای کالیبراسیون آنها استفاده میشود.

نکات مهم در انتخاب فلومتر جرمی حرارتی

• این روش برای گازهایی که خوردگی و سائیدگی دارند به دلیل ایجاد صدمه به سنسورها قابل استفاده نمیباشند.
• به دلیل اینکه کالیبراسیون این سنسور ها بر اساس خصوصیات حرارتی اجزای ان مانند سنسور ها و هیتر انجام شده، تعمیر و تعویض ان موجب کاهش در دقت آن می شود.
• گازهایی که احتمال میعان و تولید قطرات مایع درآن ها وجود دارد موجب اندازه گیری های نامعتبر در این نوع فلومتر می شود زیرا قطرات مایع، مقدار گرمایی زیادی که از هیتر جذب می کند.

مزایا‌ی فلومتر های جرمی حرارتی

فلومترهای جرمی حرارتی دارای مزایای بسیار و  قابل توجهی میباشند. مزایای استفاده از فلومترهای جرمی حرارتی شامل دقت بالا در اندازه‌گیری جریان جرمی، عدم نیاز به تخریب سیستم برای نصب، قابلیت اندازه‌گیری در شرایط محیطی مختلف، و عدم نیاز به قطعات متحرک می‌باشد. ازاین‌رو، این دستگاه‌ها به‌عنوان ابزارهای حیاتی در کنترل و مانیتورینگ فرآیندهای صنعتی و در نهایت به تضمین کیفیت محصولات و خدمات، بسیار موثر هستند.

این مزایا باعث خرید فلومتر های جرمی حرارتی به عنوان جایگزینی بسیار مناسب نسبت به سایر فلومتر های حجمی، یا فلومتر های جرمی کوریولیس میشود.

این فلومترها دارای گستره اندازه گیری (Turn down Ratio) وسیعی با نسبت 100:1، دقت اندازه گیری بسیار بالا با حداکثر خطای 2%، حساسیت اندازه گیری در دبی های عبوری کم و طول عمر بالایی هستند.

از جمله مزایای استفاده از این فلومترها در صنایع کاربردی، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نیاز به تعمیرات و نگهداری کم
• عدم وابستگی به چگالی گاز و همچنین عدم نیاز به جبران سازی تغییرات دمایی و  فشار
• برخورداری از افت فشار بسیار کم
• دقت اندازه گیری بالا
• پاسخ‌دهی در کمترین زمان ممکن
• عدم برخورداری از قطعات متحرک

معایب جریان سنج

بزرگترین و بارزترین محدودیتی که وجود دارد و در هنگام خرید فلومتر های جرمی حرارتی باید مد نظر قرار داد استفاده از آنها فقط برای سرویس های گازی میباشد. همچنین گازهایی که خورندگی زیادی دارند موجب آسیب رساندن به سنسوردمایی داخلی فلومتر خواهند شد.

همچنین گازهایی که امکان میعان شدن در آنها وجود دارد باعث کاهش دقت در اندازه گیری فلومتر جرمی حرارتی خواهند شد.

علاقه مندان می توانند برای خرید و استعلام قیمت انواع فلومتر به فروشگاه تجهیز صنعت مراجعه کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر جهت خرید و مشاوره رایگان با کارشناسان مجرب فروش ما در ارتباط باشند.