^{جریان سنجهای روتامتر}

دستگاههایی هستند که می توانند جریان مایعات و گازها را اندازه گیری کنند. 

به طور کلی ، روتامتر یک لوله ساخته شده از پلاستیک ، شیشه یا فلز است که با شناور ترکیب شده و به صورت خطی به جریان سیال در آن لوله پاسخ می دهد.

 طراحی شده برای اندازه آزمایشگاهی به مراتب بیشتر همه کاره به دلیل استفاده آنها از معادلات همبستگی است. 

از مزایای چرخان سنج می توان به دامنه اندازه گیری طولانی ، افت فشار کم ، سادگی نصب و نگهداری و مقیاس خطی اندازه گیری اشاره کرد.

فاکتورهایی که هنگام انتخاب روتامتر باید در نظر گرفت:

• شرایط کار: حداقل و حداکثر سرعت جریان و دما و فشار فرآیند
• اندازه لوله برای نصب
• روتامترهایی که قرائت مستقیم دارند یا به جداول مراجعه نیاز دارند ، هر دو در دسترس هستند.
• دقت مورد نیاز
• سوپاپ تنظیم جریان اختیاری است (و ممکن است مفید باشد).
• آیا فشار برگشتی وجود خواهد داشت؟

اصل کار روتامترها

برای مزایای ذکر شده در بالا ، روتامتر بیشترین کاربرد جریان سنج در منطقه متغیر است. این شامل یک لوله مخروطی است. با عبور مایعات از آن لوله ، شناور را بالا می برد. جریان حجمی بیشتر فشار بیشتری را روی شناور وارد می کند و آن را بالاتر می برد.

 در مایعات ، سرعت مایع در حال جریان با شناور ترکیب شده و باعث افزایش شناور می شود. 

برای گازها ، از شناوری می توان غافل شد و ارتفاع شناور بیشتر با سرعت گاز و فشار ناشی از آن تنظیم می شود.

به طور کلی ، لوله به صورت عمودی نصب می شود. 

بدون جریان ، شناور در پایین قرار می گیرد ، اما هنگامی که مایع از پایین لوله به سمت بالا عبور می کند ، شناور شروع به بالا آمدن می کند.

در حالت ایده آل ، ارتفاعات شناور از طریق حرکت جریان سیال و منطقه حلقوی بین شناور و دیواره لوله متناسب است.

 با بالا رفتن شناور ، اندازه دهانه حلقوی افزایش می یابد که باعث کاهش فشار دیفرانسیل شناور می شود.

وقتی نیروی صعودی که به دلیل جریان سیال وارد می شود ، وزن شناور را متعادل می کند ، سیستم به تعادل می رسد و شناور به موقعیت ثابت می رسد – شناور توسط جریان سیال کاهش می یابد. 

سپس می توانید میزان جریان را برای چگالی و گرانروی سیال خاص بخوانید. مسلماً اندازه روتامتر و آرایش آن به کاربرد بستگی دارد.

 اگر همه چیز به درستی کالیبره و اندازه شده باشد ، سرعت جریان را می توان مستقیماً از یک مقیاس براساس موقعیت شناور خواند. 

برخی از روتامترها به شما امکان می دهند تا به صورت دستی جریان را با یک شیر تنظیم کنید. طراحی های اولیه شناورهای آزاد داشتند که در پاسخ به تغییر فشار گاز و سیالات می چرخیدند. از زمان چرخش ، دستگاه ها روتامتر نامیده می شدند.

روتامترها معمولاً با داده های کالیبراسیون و مقیاس های قرائت مستقیم مایعات معمولاً استفاده می شوند – هوا و آب. اندازه گیری یک روتامتر برای استفاده با مایعات دیگر نیاز به تبدیل به یکی از آن قالب های استاندارد دارد. 

برای مایعات ، آب معادل در gpm ؛ برای گازها ، جریان هوا معادل فوت مکعب استاندارد در دقیقه (scfm) است.

 این جداول کالیبراسیون برای مقادیر جریان استاندارد ، همراه با قوانین اسلاید ، نوموگرافها یا نرم افزار رایانه ای برای تعیین اندازه روتامتر ، اغلب توسط سازنده ارائه می شوند.

روتامترهای لوله شیشه ای

روتامتر اصلی ، نوع شیشه ای لوله است. 

این لوله از شیشه بوروسیلیکات ساخته شده است و شناور می تواند توسط فلز (معمولاً از فولاد ضد زنگ برای جلوگیری از خوردگی) ، شیشه یا پلاستیک ساخته شود. 

شناورها معمولاً دارای لبه های تیز یا اندازه گیری هستند که به خوانشی خاص در مقیاس اشاره می کنند. چرخش سنج بسته به نوع استفاده با اتصالات انتهایی یا اتصال تکمیل می شود. 

ترکیب لوله های شیشه ای و شناور از جنس استنلس استیل به طور کلی ، صرف نظر از نوع مورد و اتصالات انتهایی ، در دسترس هستند. 

از آنجا که ترکیب لوله و شناور در واقع اندازه گیری را انجام می دهد ، این مهمترین قسمت استاندارد سازی است.

می توان مقیاس ها را تنظیم کرد تا خوانش مستقیم هوا یا آب را فراهم کند – یا ممکن است مقیاس کالیبره شده یا جریان در واحدهای هوا / آب را برای تبدیل با جداول جستجو به جریان سیال مربوطه نشان دهد.

مقیاس های روتامتر همبستگی را می توان با جداول همبستگی گازهایی مانند نیتروژن ، اکسیژن ، هیدروژن ، هلیوم ، آرگون و دی اکسید کربن مقایسه کرد. 

این دقیق تر خواهد بود اگرچه از خواندن مستقیم از یک مقیاس راحت تر نیست. 

این مقیاس فقط برای یک سیال ، مانند هوا یا آب ، تحت دما و فشارهای بسیار خاص طراحی خواهد شد. 

جریان سنج همبستگی ، پس از انجام تبدیل ، می تواند تحت شرایط مختلف برای انواع مایعات ، مقادیر جریان را به شما بدهد. 

دبی های مختلف را می توان همزمان با استفاده از چند شناور اندازه گیری کرد. به طور معمول ، نصب روتامتر لوله شیشه ای در سطح چشم باعث می شود تا قرائت به راحتی انجام شود.

از نظر صنعتی ، روتامترهای گاز محافظ ایمنی استاندارد اندازه گیری جریان آب یا هوا در شرایط عادی هستند. آنها می توانند جریان را تا حدود 60 GPM اندازه گیری کنند. بسته به مشخصات شیمیایی سیال اندازه گیری ، می توان از کلاهک های پلاستیکی یا فلزی استفاده کرد.

چند نمونه از مایعات وجود دارد که نمی توان از آنها از لوله های شیشه ای استفاده کرد. آب بیش از 90 درجه سانتیگراد (194 درجه فارنهایت) ، با PH بالایی که باعث نرم شدن شیشه می شود. 

بخار مرطوب ، که همان اثر را دارد. سود سوز آور شیشه را حل می کند. و اسید هیدروفلوئوریک اسید شیشه ای: برای این کاربردها باید لوله های مختلفی جستجو شود.

لوله اندازه گیری شیشه دارای محدودیت فشار و دما است که به عنوان یک عامل محدود کننده در عملکرد شدید چرخش سنج لوله شیشه ای محسوب می شود.

لوله های کوچک 6 میلی متر (1/4 “) می توانند در فشار تا 500 psig کار کنند.

لوله های بزرگتر 51 mm (2″) ممکن است فقط تا فشارهای 100 psig کار کنند. 

روتامترهای شیشه ای در حدود 204 درجه سانتیگراد (400 درجه فارنهایت) عملی نمی شوند ، اما از آنجا که دما و فشار به طور کلی با یکدیگر مقیاس می شوند ، این بدان معناست که در دماهای پایین تر ممکن است روتامتر در عمل استفاده نکند. 

دمای بالا حداکثر فشار کارکرد لوله شیشه ای را کاهش می دهد.

در مواردی که چندین جریان گاز یا مایعات به طور همزمان اندازه گیری می شوند یا در یک منیفولد با یکدیگر مخلوط می شوند ، می توان از روتامترهای لوله شیشه ای استفاده کرد. 

آنها همچنین برای استفاده در مواردی که یک مایع از چندین کانال مختلف به بیرون جریان دارد ، نشان داده شده است ، در این صورت فلومترهای چند لوله ای به شما امکان می دهد تا نیم دوازده روتامتر را در یک دستگاه تک قاب نصب کنید.

متر فلزی لوله فلزی

لوله های فلزی – به طور معمول از آلومینیوم ، برنج یا فولاد ضد زنگ ساخته می شوند – می توانند برای درجه حرارت و فشار بالاتر استفاده شوند. 

از آنجا که شفاف نیستند ، از پیروان مکانیکی یا مغناطیسی در خارج لوله برای تعیین موقعیت شناور استفاده می شود. 

در اینجا ، ترکیب فنر و پیستون میزان جریان را تعیین می کند. اتصالات انتهایی و سایر مواد بسته به نوع کاربرد انتخاب می شوند تا از خوردگی یا آسیب دیدن جلوگیری کنند.

 به طور معمول می توان آنها را برای مایعات خورنده ای که به لوله های شیشه ای حمله می کنند ، در مواردی که چکش آب به دلیل جریانی که به طور ناگهانی شروع یا متوقف می شود مهم است ، یا در درجه حرارت بالاتر یا فشارهایی مانند مرتبط با بخار ، که می تواند روتامترهای شیشه را از بین ببرد ، استفاده کرد .

نمونه هایی از مایعات که روتامترهای لوله فلزی برای آنها ایده آل است

شامل قلیاهای گرم و قوی ، فلوئور ، اسید هیدروفلوئوریک ، آب گرم ، بخار ، دوغاب ، گاز ترش ، مواد افزودنی و فلزات مذاب است. 

آنها می توانند در فشارهای حداکثر 750 پیکسل ، دما تا 540 درجه سانتیگراد (1000 درجه فارنهایت) کار کنند و می توانند

جریان تا 4000 گرم در دقیقه آب یا 1300 اسکیم بر متر هوا را اندازه گیری کنند.

از روتامترهای لوله ای فلزی می توان به عنوان فرستنده جریان ، با کنترل های آنالوگ یا دیجیتال استفاده کرد. آنها می توانند موقعیت شناور را از طریق اتصال مغناطیسی تشخیص دهند. 

سپس این یک اشاره گر را در مارپیچ مغناطیسی حرکت می دهد تا نشانه ای از موقعیت شناور را نشان دهد. 

فرستنده ها اغلب از ریز پردازنده ها برای تهیه آلارم و خروجی پالس برای اندازه گیری و انتقال جریان سیال استفاده می کنند.

مبدلهای فشار سنگین / صنعتی

مبدل های فشار سنگین / فشار سنگین صنعتی با روکش انعطاف پذیر محصور شده اند و می توانند در شرایط صنایع سنگین کار کنند. 

اغلب از یک فرستنده مقیاس پذیر 4-20 میلی آمپر استفاده می شود: ایمنی بیشتری نسبت به نویز الکتریکی فراهم می کند ، که می تواند در مکان های صنایع سنگین مشکل ساز شود.

تغییرات طراحی

همانطور که گفته شد ، در انتخاب مواد و طراحی شناورها ، بسته بندی ها ، حلقه های O و اتصالات انتهایی امکانات زیادی وجود دارد.

 لوله های شیشه ای متداول ترین لوله های شیشه ای هستند اما می توان از لوله های فلزی در شرایطی که شیشه ترک می خورد استفاده کرد.

شناورها و همچنین شیشه ، پلاستیک ، فلز یا فولاد ضد زنگ ، می توانند از مواد از جمله carboloy ، یاقوت کبود و تانتال ساخته شوند. 

شناورها در نقطه ای که باید قرائت را در مقیاس لوله ای مشاهده کرد ، دارای لبه تیز هستند.

از روتامتر می توان در خلا استفاده کرد. سوپاپ هایی که در دهانه خروجی کنتور قرار می گیرند امکان وقوع این امر را فراهم می کنند. اگر طیف گسترده ای از جریانات انتظار می رود ، می توان از یک روتامتر دو توپی استفاده کرد. 

به طور معمول یک توپ سیاه وجود دارد که جریان های کوچک را اندازه گیری می کند و یک توپ سفید بزرگتر که جریان های بسیار بزرگتر را اندازه گیری می کند. 

توپ سیاه تا زمانی که از مقیاس خارج شود خوانده می شود و سپس از خواندن توپ سفید استفاده می شود. 

دامنه های اندازه گیری نمونه شامل یک توپ سیاه است که از 235-2350 میلی لیتر در دقیقه و یک توپ سفید که تا 5000 میلی لیتر در دقیقه می رود.

یک گزینه کم هزینه برای آب گرم ، بخار و مایعات خورنده استفاده از روتامترهای لوله پلاستیکی است. آنها می توانند از PFA ، پلی سولفون یا پلی آمید ساخته شوند. قسمت های که خیس – برای جلوگیری از خوردگی – را می توان از فولاد ضد زنگ، PVDF، PFA یا، PTFE، PCTFE با FKM یا Kalrez ساخته شده ^® حلقه ای.

دقت یک دور سنج

کالیبراسیون روتامترهای آزمایشگاهی با دقت 0.50٪ AR در بازه 4: 1 امکان پذیر است. روتامترهای صنعتی کمی دقیق ترند. به طور معمول 1-2٪ FS در محدوده 10: 1. برای برنامه های پاکسازی و بای پس ، خطاها در حدود 5٪ است.

می توان به صورت دستی نرخ جریان را تنظیم کرد ، دریچه شیر را هنگام مشاهده مقیاس تنظیم کرد تا با سرعت جریان فرآیند کالیبره شود. 

سپس روتامترها هنگام کالیبره شدن در یک فرآیند خاص تحت همان شرایط عملیاتی ، می توانند اندازه گیری های قابل تکرار را در حدود 0.25٪ از میزان جریان واقعی انجام دهند.

روتامترها با تغییرات ویسکوزیته کوچک تمایل چندانی ندارند ، اگرچه این به طراحی بستگی دارد: روتامترهای بسیار کوچکی که از اندازه گیری های توپی استفاده می کنند حساس ترین آنها هستند ، در حالی که روتامترهای بزرگ حساسیت کمتری دارند. 

اگر روتامتر از حد ویسکوزیته خود فراتر رود ، باید خواص ویسکوزیته را اصلاح کنید.

 به طور معمول محدودیت ویسکوزیته توسط ماده و شکل شناور تعیین می شود و محدودیت ها توسط سازندگان روتامتر ارائه می شود.

چرخش سنج ها به چگالی مایع بستگی دارند. 

اگر این مورد تغییر کند ، می توان از دو شناور استفاده کرد ، یکی به حجم بستگی دارد و دیگری برای اصلاح چگالی. 

به طور معمول اگر تراکم شناور با تراکم سیال مطابقت داشته باشد ، تغییر چگالی به دلیل شناوری اهمیت بیشتری خواهد داشت و موقعیت شناور بیشتر تغییر خواهد کرد. 

روتامترهای جریان جرمی با مایعات با ویسکوزیته کم مانند آب قند خام ، بنزین ، سوخت جت و هیدروکربن های سبک بهتر کار می کنند.

پیکربندی لوله کشی بالادستی نباید تاثیری در دقت جریان داشته باشد. همچنین نباید جریان سنج را بعد از آرنج در لوله نصب کنید. 

یک مزیت دیگر این است که – به دلیل جریان مداوم مایع از طریق روتامتر – باید تمیز و عاری از آوار باقی بماند. 

با این وجود باید از مایعات تمیز بدون ذرات معلق یا امکان پوشاندن دیواره های لوله برای این منظور استفاده شود که باعث می شود روتامتر