مقاييس التدفق هي أدوات متخصصة تستخدم لقياس تدفق السوائل، وتستخدم على نطاق واسع في المجالات الصناعية والعلمية. تقدم هذه المقالة عرضًا توضيحيًا متحركًا ووصفًا موجزًا لمبادئ عمل 11 مقياس تدفق صناعي شائع الاستخدام. تستفيد هذه الأجهزة من مبادئ من الميكانيكا والكهرباء والديناميكا الحرارية وغيرها من التخصصات، مما يوفر دعمًا تقنيًا مهمًا للإنتاج الصناعي والبحث العلمي.
1. مقياس التدفق التوربيني
تتناسب سرعة دوران التوربينات طردياً مع سرعة تدفق المائع ضمن نطاق محدد. وبينما يتدفق السائل، فإنه يدفع التوربين للدوران. يتم تحويل سرعة الدوران إلى إشارات نبضية كهربائية، والتي يتم عرضها على جهاز ثانوي، مما يعكس بدقة معدل تدفق السائل.
2. مقياس دوار (مقياس تدفق متغير المساحة)
يدخل المائع إلى الأنبوب المخروطي من الأسفل، دافعًا العوامة لأعلى. وتتعرض العوامة لضغط ديناميكي من السريان لأعلى، والطفو الناتج عن المائع المنزاح، وقوة الجاذبية لأسفل من وزنها. ومع تغير معدل التدفق، تتكيف القوى المؤثرة على العوامة وفقًا لذلك. عندما تصل هذه القوى إلى التوازن، تستقر العوامة في موضع محدد داخل الأنبوب. بالنسبة لتصميم معين، فإن موضع العوامة يتوافق مع معدل تدفق محدد، كما تمت معايرته بواسطة مقياس الأنبوب أو نظام القياس الإلكتروني. يسمح ذلك بقراءة معدل التدفق مباشرة، مما يوفر طريقة موثوقة ودقيقة لمراقبة التدفق المستمر.
3. مقياس التدفق الكهرومغناطيسي
مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي تعمل على قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي، حيث يتم استحداث جهد يتناسب مع سرعة التدفق عندما يتحرك مائع موصل عبر مجال مغناطيسي. تكتشف الأقطاب الكهربائية هذا الجهد، الذي يقوم جهاز الإرسال بمعالجته لتحديد معدل التدفق الحجمي. وبفضل عدم وجود أجزاء متحركة، فإن هذه المقاييس موثوقة للغاية ومنخفضة الصيانة ومثالية للسوائل الموصلة مثل المياه ومياه الصرف الصحي والسوائل المسببة للتآكل، مما يوفر تعدد الاستخدامات والمتانة في مختلف التطبيقات الصناعية.
4. مقياس التدفق الدوامي
تستخدم مقاييس التدفق الدوامي مبدأ تذبذب المائع. عندما يمر المائع بجسم مخادع في المقياس، تتولد دوامات متناوبة في اتجاه مجرى النهر، بتردد يتناسب مع سرعة المائع. ومن خلال قياس تردد الدوامة ومراعاة مساحة المقطع العرضي للأنبوب، يتم حساب معدل التدفق. تُستخدم هذه الطريقة البسيطة والموثوقة على نطاق واسع.
5. مقياس التدفق الكتلي كوريوليس
استنادًا إلى تأثير كوريوليس، يولد السائل الذي يتدفق عبر أنبوب اهتزازي قوة تتناسب مع معدل التدفق الكتلي. ومن خلال قياس هذه القوة، يحدد مقياس التدفق كوريوليس التدفق الكتلي بشكل مباشر ودقيق. ويستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية الدقيقة.
6. مقياس تدفق الفوهة
عندما يتدفق المائع عبر صفيحة فتحة، فإنه يتسارع بينما ينخفض الضغط الساكن، مما يخلق فرق ضغط بين جانبي المنبع والمصب. واستنادًا إلى مبدأ حفظ الطاقة، يتناسب معدل التدفق طرديًا مع فرق الضغط هذا. مقاييس التدفق ذات الفتحة فعالة من حيث التكلفة ومناسبة لمختلف الوسائط.
7. مقياس تدفق الفوهة
عندما يمر المائع عبر الفوهة، تزداد سرعته بينما ينخفض الضغط الساكن، مما يخلق فرق ضغط. يتناسب معدل التدفق مع فرق الضغط هذا. ومن خلال قياس فرق الضغط، يتم تحديد معدل التدفق بدقة. مقاييس تدفق الفوهة موثوقة ومناسبة للسرعة العالية وظروف الضغط العالي.
8. مقياس التدفق الفنتوري
عندما يتدفق المائع عبر انقباض أنبوب فنتوري، تزداد سرعته ويقل الضغط الساكن، مما يؤدي إلى فرق ضغط. ويرتبط فرق الضغط بمعدل التدفق. تتميز مقاييس التدفق الفنتوري بفقدان ضغط منخفض وهي مناسبة لقياس التدفقات الكبيرة.
9. مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية
وغالبًا ما تستخدم مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية "طريقة فرق الزمن"، حيث يقوم اثنان من محولات الطاقة بنقل إشارات فوق صوتية عبر السائل. ويُستخدم الفرق في زمن الانتقال بين إشارات المنبع والمصب لحساب سرعة المائع ومعدل التدفق. هذه الطريقة غير الغازية وعالية الدقة متعددة الاستخدامات وقابلة للتطبيق على نطاق واسع.
10. مقياس تدفق الإزاحة الإيجابية
وبدافع من فرق الضغط بين المدخل والمخرج، تدور الدوارات داخل مقياس التدفق، مما يتسبب في ملء السائل وتفريغه في غرف ثابتة الحجم. ومن خلال حساب عدد دورات الدوارات، يمكن حساب الحجم الكلي للسائل الذي يمر عبر المقياس مباشرةً. هذه الطريقة دقيقة للغاية ومثالية للسوائل عالية اللزوجة.
11. مقياس تدفق التروس البيضاوي
يدفع فرق الضغط زوجًا من التروس البيضاوية إلى الدوران باستمرار، لقياس ونقل السائل من التجويف الهلالي الشكل إلى المخرج. يتناسب التدفق الكلي طرديًا مع عدد دورات التروس مضروبًا في الحجم لكل دورة. هذا المقياس فعال لقياس تدفق السائل عالي اللزوجة.
الخاتمة
تشمل مقاييس التدفق الـ 11 المقدمة في هذه المقالة مبادئ من الميكانيكا والكهرباء والديناميكا الحرارية، مع تطبيقات واسعة النطاق في قياس التدفق الصناعي والعلمي. يمكن أن يساعد فهم مبادئ عملها في اختيار مقياس التدفق الأنسب لاحتياجات محددة، وتحسين دقة القياس والكفاءة التشغيلية.
اترك تعليقاً