فلومتر حرارتی جرمی چیست؟ اصول کار و مزایای ترمال فلومتر
فلومترهای ترمال، با تکیه بر علم انتقال حرارت، راهکاری دقیق و نوآورانه برای اندازه‌گیری جریان سیالات ارائه می‌دهند. این ابزار هوشمند، با دقت بالا و عملکرد مطمئن، نیازهای صنایع حساس را به بهترین شکل پاسخ می‌دهد.
فلومتر حرارتی چیست؟
فلومتر حرارتی یکی از زیرمجموعه‌های فلومترهای جرمی است که به‌طور خاص برای اندازه‌گیری جریان جرمی سیالات استفاده می‌شود. برخلاف فلومترهای حجمی که به تغییرات فشار، دما و چگالی حساس هستند، فلومتر حرارتی از این تأثیرات مصون است. این ویژگی باعث می‌شود که در فرآیندهایی که نیاز به دقت بالا دارند، مانند واکنش‌های شیمیایی وابسته به جرم، بسیار کاربردی باشد.
تفاوت فلومتر جرمی و حجمی
فلومترهای حجمی تنها حجم سیال عبوری را اندازه می‌گیرند، اما فلومترهای جرمی قادرند جرم واقعی سیال را بدون توجه به شرایط محیطی یا فرآیندی تعیین کنند. این تفاوت، فلومترهای حرارتی را به ابزاری ایده‌آل برای کاربردهایی تبدیل می‌کند که در آن‌ها تغییرات فشار، دما یا چگالی قابل‌چشم‌پوشی نیست.
طرز کار فلومترهای حرارتی
فلومتر حرارتی بر مبنای اصول انتقال حرارت عمل می‌کند. در این دستگاه، یک منبع حرارتی (هیتر) گرما را به سیال منتقل می‌کند. سنسورهای حرارتی اختلاف دمای بین دو نقطه (قبل و بعد از منبع حرارتی) را اندازه‌گیری می‌کنند. با افزایش جریان سیال، گرمای بیشتری از منبع جذب می‌شود، و اختلاف دما تغییر می‌کند. این تغییر دما مبنای محاسبه جریان جرمی است.
اجزای اصلی فلومتر حرارتی
هیتر الکتریکی بعنوان منبع گرما برای انتقال حرارت به سیال وجود دارد. سنسورهای حرارتی نیز برای اندازه‌گیری اختلاف دما و کنترل آن. در نهایت مدار کنترلی یا ترانسمیتر برای تحلیل داده‌ها و محاسبه جریان جرمی.
انواع فلومترهای حرارتی
1. فلومترهای تیوب گرم‌شده (Heated Tube)
در این نوع، سنسورها در خارج از لوله نصب می‌شوند تا از خوردگی یا تجمع رسوبات محافظت شوند. این طراحی برای سیالات خورنده یا دارای ذرات معلق مناسب است، اما به دلیل انتقال غیرخطی گرما، دقت کمتری نسبت به انواع دیگر دارد. از ویژگی‌ها این نوع میتوان به: مناسب برای گازهای خورنده، طراحی مقاوم در برابر رسوب و افت دقت در جریان‌های بالا اشاره کرد.
2. فلومترهای بای‌پس (Bypass)
این فلومترها برای جریان‌های بالا توسعه یافته‌اند. یک بخش کوچک از جریان سیال از طریق لوله بای‌پس عبور داده می‌شود، جایی که سنسورها اختلاف دما را اندازه می‌گیرند. از مزایای این نوع نیز به سرعت پاسخ‌گویی بالا
، مناسب برای گازهای با فشار بالا و نیاز به توان الکتریکی کم اشاره کرد. این نوع معایبی نیز دارد که افت فشار قابل توجهی از خود نشان می‌دهد و نیاز به فیلتراسیون برای جلوگیری از گرفتگی دارد.
3. پروب‌های سرعت هوا
این نوع فلومترها برای اندازه‌گیری جریان هوا به کار می‌روند و حساسیت کمی به ذرات گردوغبار دارند. از ویژگی‌هایش به طراحی ساده و مقاوم، مناسب برای محیط‌های صنعتی با آلودگی محدود و دقت بالا در جریان‌های کم اشاره کرد.
کاربردهای فلومترهای حرارتی
فلومترهای حرارتی به دلیل دقت و حساسیت بالا، در بسیاری از صنایع استفاده می‌شوند:
در صنایع شیمیایی برای کنترل واکنش‌ها و اندازه‌گیری جریان گازهای واکنشی. در نیروگاه برای اندازه‌گیری جریان گازها در توربین‌ها و سیستم‌های احتراق. در تولید نیمه هادی ها و بردهای الکترونیکی و سیستم‌های تصفیه هوا.
مزایا و محدودیت‌های فلومترهای حرارتی
فلومترهای حرارتی مزایای قابل‌توجهی دارند که آن‌ها را به انتخابی ایده‌آل برای بسیاری از کاربردها تبدیل کرده است. این ابزارها دقت بسیار بالایی در اندازه‌گیری جریان‌های کم دارند و از تغییرات فشار و دما تأثیر نمی‌پذیرند، که این ویژگی‌ها آن‌ها را برای گازهای خالص یا سیالات خورنده مناسب می‌سازد. با این حال، برخی محدودیت‌ها نیز در طراحی آن‌ها وجود دارد. به عنوان مثال، در برخی مدل‌ها، حساسیت به ذرات معلق ممکن است عملکرد دستگاه را تحت تأثیر قرار دهد. همچنین، نوع بای‌پس این فلومترها با افت فشار قابل‌توجهی همراه است و برای حفظ دقت و کارایی، نیاز به کالیبراسیون منظم دارند.
فلومترهای حرارتی جرمی با استفاده از فناوری انتقال حرارت، ابزاری دقیق و قابل‌اعتماد برای اندازه‌گیری جریان جرمی سیالات هستند. با توجه به طراحی‌های مختلف، این ابزار در طیف گسترده‌ای از کاربردهای صنعتی قابل‌استفاده است. انتخاب نوع مناسب فلومتر حرارتی باید بر اساس شرایط فرآیند، نوع سیال و نیازهای خاص سیستم انجام شود.
این دستگاه‌ها با قابلیت دقت بالا، پاسخ‌گویی سریع و تحمل شرایط محیطی دشوار، از مهم‌ترین تجهیزات در صنایع حساس به‌شمار می‌آیند.