گیج دما (ترمومتر)

ترمومتر یا گیج دما، یک ابزار است که برای اندازه‌گیری دما یا درجه حرارت محیطی یا یک سیستم خاص استفاده می‌شود. این ابزارها می‌توانند شکل‌ها و قالب‌های متفاوتی داشته باشند، اما هدف عمده آنها اندازه‌گیری دما است.

یکی از انواع ساده ترین ترمومترها، ترمومترهای جیوه‌ای هستند. این ترمومترها بر اساس تغییر حجم جیوه در پاسخ به تغییر دما عمل می‌کنند. با توجه به تغییر حجم کم جیوه در برابر تغییر دما، می‌توان از آنها برای اندازه‌گیری دمای محیط یا جسم‌های دیگر استفاده کرد. این اصل اندازه‌گیری در ترمومترها و دماسنج‌های آنالوگ به کار گرفته شده است.

در مورد گیج دما آنالوگ که به آن ترمومتر آنالوگ یا دماسنج عقربه‌ای نیز گفته می‌شود، عمدتا در صنایع پتروشیمی استفاده می‌شود. دلیل این انتخاب این است که گیج دما آنالوگ برخلاف گیج دما دیجیتال، برای اندازه‌گیری دما از جریان الکتریسیته استفاده نمی‌کند. این امر به دلیل این است که در صنایع پتروشیمی ممکن است جریان الکتریکی خطر انفجار ایجاد کند. در نتیجه، برای جلوگیری از این خطر، از ترمومترهای آنالوگ استفاده می‌شود که بر اساس اصول اولیه‌ای مانند تغییر حجم جیوه عمل می‌کنند.

نحوه عملکرد ترمومتر

عملکرد گیج دما یا ترمومتر بستگی به نوع آن دارد. اما به طور کلی، ترمومترها و گیج‌های دما برای اندازه‌گیری تغییرات حرارت استفاده می‌شوند. در ادامه، به توضیح عملکرد چند نوع ترمومتر متداول می‌پردازم:

1. دماسنج‌های جیوه‌ای و الکلی: در این نوع دماسنج‌ها، تغییر حجم ماده داخل دماسنج (مانند جیوه یا الکل) در پاسخ به تغییر دما مورد استفاده قرار می‌گیرد. با تغییر حجم ماده داخل دماسنج، طول یک ستون جیوه یا الکل نیز تغییر می‌کند. این تغییر طول ستون، توسط مقیاسی که در دماسنج قرار دارد، اندازه‌گیری می‌شود و به عنوان دمای محیط گزارش می‌شود.

2. ترمومترهای دیجیتالی: در این نوع ترمومترها، از یک سیستم مبدل حرارت به جریان الکتریسیته استفاده می‌شود. یک ماده نیمه رسانا در ترمومتر قرار داده می‌شود که در پاسخ به تغییر دما، مقاومت آن تغییر می‌کند. تغییر مقاومت باعث تغییر جریان الکتریکی عبوری می‌شود. با استفاده از قانون اهم و سایر روابط ریاضی، این تغییر جریان به عنوان دمای محیط تفسیر می‌شود و به صورت اعداد در بخش دیجیتالی ترمومتر نمایش داده می‌شود.

3. گیج دما: گیج دما به صورت نمایشگری تغییرات دما را در بازه‌ای مشخص نشان می‌دهد. برای استفاده بهینه از گیج دما، بدنه آن باید مقاوم، مکانیسم دقیق و با کیفیت باشد و همچنین باید به درستی کالیبره شده باشد. همچنین، حرکت رفت و برگشتی عقربه گیج نرم و بدون پرش باید باشد تا دقت بیشتری در اندازه‌گیری دما حاصل شود.

در کل، ترمومترها و گیج‌های دما بسته به نوع آنها و اصول عملکردشان، می‌توانند تغییرات دما را اندازه‌گیری کرده و به صورت عددی یا نموداری نمایش دهند.

انواع گیج دما عقربه ای

گیج دما (ترمومتر) انواعی از سنسورها هستند که برای اندازه‌گیری و نمایش دما استفاده می‌شوند. بر اساس نوع عملکرد، گیج دماها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. در ادامه، به توضیح انواعی از گیج دما می‌پردازیم:

1. گیج دما عقربه‌ای بی‌متال:

این نوع گیج دما یک نوار بی‌متال دارد که از دو فلز متفاوت تشکیل شده است. هنگامی که نوار بی‌متال به دما تغییر می‌کند، نوار خم می‌شود و این تغییر شکل به وسیله یک عقربه که به نوار بی‌متال متصل است، نمایش داده می‌شود.

عموماً از استیل و مس یا استیل و برنج برای ساخت این نوار بی‌متال استفاده می‌شود. گیج دما عقربه‌ای بی‌متال به طور کلی در دمای 50- تا 600+ درجه سانتی‌گراد کاربرد دارد.

2. گیج دما عقربه ای کاپیلاری دار یا دنباله‌دار:

این نوع گیج دما در مکان‌هایی استفاده می‌شود که دمای بسیار بالایی وجود دارد یا امکان تماس مستقیم با سیال وجود ندارد. در این گیج دماها، پراب دما به وسیله یک کاپیلاری یا دنباله به فاصله‌ای دورتر از گیج منتقل می‌شود. دما در این نوع گیج دماها به وسیله یک فشارسنج عقربه‌ای نمایش داده می‌شود. نوع ماده پرکننده در این گیج دماها می‌تواند جیوه، مایع، فشار بخار یا گاز باشد.

در نتیجه، دماسنج‌ها بر اساس نوع ماده‌ای که درون آنها پر شده است، به چند دسته تقسیم می‌شوند. این دسته‌بندی شامل موارد زیر است:

1. دماسنج پر شده با جیوه: در این نوع دماسنج‌ها، با تغییر دمای محیط، فشار جیوه (Hydrogen) درون حسگر تغییر می‌کند. این دماسنج‌ها از یک فشارسنج عقربه‌ای استفاده می‌کنند که بر اساس تغییر فشار جیوه، دما را نمایش می‌دهد.

2. دماسنج پر شده با مایع: در این نوع دماسنج‌ها، مایعی مانند الکل، نفت یا سایر مایعات استفاده می‌شود. با تغییر دما، فشار مایع پرکننده درون حسگر نیز تغییر می‌کند و این تغییر فشار به عنوان نشانگر دما استفاده می‌شود. این نوع دماسنج‌ها معمولاً از فشارسنج عقربه‌ای برای نمایش دما استفاده می‌کنند.

3. دماسنج پر شده با فشار بخار: در این نوع دماسنج‌ها، مایعی درون حسگر استفاده می‌شود که با تغییر دما، فشار بخار آن تغییر می‌کند. این تغییر فشار بخار به عنوان نشانگر دما استفاده می‌شود و معمولاً با استفاده از یک فشارسنج عقربه‌ای دما نمایش داده می‌شود.

4. دماسنج پر شده با فشار گاز: در این نوع دماسنج‌ها، تغییر دما باعث تغییر فشار گازی مانند نیتروژن یا هلیوم (گاز بی اثر) درون حسگر می‌شود. این تغییر فشار گاز به عنوان نشانگر دما استفاده می‌شود و در این نوع دماسنج‌ها نیز معمولاً از فشارسنج عقربه‌ای برای نمایش دما استفاده می‌شود.

در هر یک از این نوع دماسنج‌ها، ماده پرکننده و روش عملکرد ممکن است متفاوت باشد، اما هدف نهایی آنها اندازه‌گیری و نمایش دماست.

گیج دمای دیجیتال

گیج دمای دیجیتال یک نوع سنسور دما است که دمای اندازه‌گیری شده را به صورت دیجیتال بر روی صفحه نمایش خود نشان می‌دهد. این گیج‌ها برای اندازه‌گیری دما در محیط‌های صنعتی و نیز در سیستم‌های کالیبراسیون مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مزایای گیج دمای دیجیتال

1. نمایش دما به صورت دیجیتال: یکی از اصلی‌ترین ویژگی‌های گیج دمای دیجیتال، قابلیت نمایش دما به صورت عددی و دقیق است. این عدد دیجیتال معمولاً بر روی صفحه نمایش گیج قابل مشاهده است و به کاربر اطلاعات دما را به صورت واضح و قابل فهم ارائه می‌دهد.

2. قابلیت نمایش دما در مقیاس‌های مختلف: گیج دمای دیجیتال معمولاً قابلیت تنظیم و نمایش دما در مقیاس‌های مختلف را دارد. این به کاربر امکان می‌دهد دما را با واحدهای مختلفی مانند سلسیوس، فارنهایت و کلوین نمایش دهد و به مقیاس مورد نظر خود تنظیم کند.

3. اتصال پراب دما: گیج دمای دیجیتال از طریق اتصال پراب دما به آن، دما را اندازه‌گیری می‌کند. اتصال پراب دما می‌تواند به سه روش اتصال از پشت، زیر و تلسکوپی صورت بگیرد. هر یک از این روش‌ها بسته به نوع گیج و نوع کاربری آن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در کل، گیج دمای دیجیتال به کاربر امکان می‌دهد دما را به صورت دقیق و عددی اندازه‌گیری کند و اطلاعات لازم را در مقیاس دلخواه نمایش دهد. اتصال پراب دما نیز بسته به نوع گیج و نیاز کاربر متفاوت است و می‌تواند از روش‌های مختلفی صورت گیرد.

واحدهای اندازه گیری گیج دما

در رابطه با واحدهای اندازه‌گیری دما، گیج‌های دما معمولاً به صورت زیر ساخته می‌شوند:

1. سانتیگراد (°C): این واحد اندازه‌گیری دما در سیستم‌های بین‌المللی استفاده معمولی دارد. آنها بر اساس تغییرات دمای آب تعریف شده‌اند، به طوری که آب در فشار جو و در دمای صفر سانتیگراد به حالت جامد تبدیل می‌شود و در دمای 100 سانتیگراد به حالت جوش می‌آید.

2. فارنهایت (°F): این واحد اندازه‌گیری دما به طور عمده در کشورهایی مانند ایالات متحده استفاده می‌شود. فرمول تبدیل دما بین سانتیگراد و فارنهایت به صورت زیر است:

°F = (°C × 9/5) + 32

3. کلوین (K): این واحد اندازه‌گیری دما بر اساس مقیاس دمایی کلوین است که بر پایه تغییرات دمایی مطلق است. دمای صفر کلوین معادل صفر مطلق است و برابر با -273.15 درجه سانتیگراد است. برای تبدیل دما بین سانتیگراد و کلوین، از فرمول زیر استفاده می‌شود:

K = °C + 273.15

اندازه ی صفحه ی گیج دما

اندازه صفحه ی گیج دما به واحد میلیمتر بیان می‌شود و قطر صفحه گیج مشخص کننده اندازه آن است. استاندارد EN 837، که یک استاندارد اروپایی است، قطرهای استاندارد برای گیج‌های دما را تعیین کرده است. قطرهای استاندارد این گیج‌ها عبارتند از: 40، 50، 63، 80، 100، 160 و 250 میلیمتر.

این اندازه‌ها به عنوان اندازه‌های استاندارد مورد استفاده قرار می‌گیرند و بر اساس نیاز مشتریان، ممکن است اندازه‌های دیگری نیز در دسترس باشند.

نوع سیال و متریال گیج دما

گیج های دما به منظور اندازه گیری دمای سیالات مختلف در فرآیندهای مختلف استفاده می شوند. بنابراین، متریالی که گیج از آن ساخته شده است باید از نظر شیمیایی با شرایط سیال و محیطی که در تماس با آن است، سازگاری داشته باشد. محل اتصال گیج و بدنه صفحه مدرج گیج می تواند از متریال های مختلفی تشکیل شده باشد.

به عنوان مثال، اگر سیال خورنده باشد، لازم است اتصال گیج از جنس استیل باشد. اما اگر سیال خورنده نباشد، نیازی به بدنه استیل گیج نیست. در انتخاب گیج مناسب، توجه به فرآیند و شرایط شیمیایی آن بسیار حائز اهمیت است و می تواند از آسیب به گیج و در مواردی حتی از تحمیل هزینه های اضافی به سیستم جلوگیری کند. جنس بدنه گیج دما می تواند شامل موارد زیر باشد : فولاد کششی، چدن، آلومینیوم، برنج، پلی پروپیلن و مواد رزینی فنولیک.

طول استم و ضخامت استم

طول استم و ضخامت استم هر دو به عنوان مشخصات فنی مهم در گیج دما در نظر گرفته می‌شوند و باید در انتخاب و استفاده از گیج دما مد نظر قرار گیرند.

طول استم گیج دما ارتباط مستقیمی با عمق نفوذ سنسور دما در فرآیند دارد. برای اندازه گیری دما در نقاط دورتر یا عمیق‌تر فرآیند، استم گیج باید به اندازه کافی بلند باشد تا سنسور به نقطه مورد نظر دسترسی داشته باشد. همچنین، طول استم باید با محیط فیزیکی و شرایط فرآیند سازگار باشد.

انتخاب قطر مناسب ترموول نیز بسیار مهم است و ضخامت استم به این انتخاب مرتبط است. قطر داخلی ترموول باید به‌طور مناسبی انتخاب شود که استم بتواند در داخل آن جای بگیرد. ترموول هم به عنوان یک رابط مؤثر بین محیط فرآیند و سنسور دما عمل می کند.

بنابراین، در انتخاب و استفاده از گیج دما، لازم است هم طول استم و هم ضخامت استم را به عنوان مشخصات فنی مهم در نظر بگیرید تا اطمینان حاصل کنید که گیج دما به طور صحیح با شرایط فرآیند و اندازه گیری مورد نظر سازگاری دارد.

برندها و تولید کننده های مطرح گیج دما

گیج دما یا مانومتر یکی از تجهیزات پرکاربرد برای اندازه‌گیری دما در فرآیندهای صنعتی است. این گیج‌های دمایی دارای انواع مختلفی هستند که در ابعاد نمایشگر، رنج اندازه‌گیری و المنت اندازه‌گیری متفاوتی دارند. تولیدکنندگان معروفی در جهان وجود دارند که هرکدام از آنها مجموعه‌ای گسترده از گیج‌های دما تولید می‌کنند. برخی از تولیدکنندگان مشهور گیج دما عبارتند از:

• Wika
• Ashcroft
• Cella
• Pakkens
• Fisher