تقنيات قياس تدفق الكتلة: نظرة عامة

يُعد قياس تدفق الكتلة جانبًا أساسيًا في مختلف العمليات الصناعية، إذ يضمن دقة رصد معدلات تدفق السوائل والتحكم فيها. مع التقدم التكنولوجي، تتوفر تقنيات مختلفة لقياس تدفق الكتلة، ولكل منها مزاياها وعيوبها الفريدة. في هذه المقالة، سنقدم لمحة عامة عن بعض تقنيات قياس تدفق الكتلة الشائعة الاستخدام لمساعدتك على فهم مبادئها واختيار الطريقة الأنسب لتطبيقك.

قياس تدفق الكتلة الحرارية

يعتمد قياس تدفق الكتلة الحرارية على مبدأ أن كمية الحرارة اللازمة للحفاظ على فرق درجة حرارة ثابت بين المستشعر المُسخّن والسائل تتناسب طرديًا مع معدل تدفق الكتلة. في هذه التقنية، يُوضع المستشعر المُسخّن في مجرى السائل، وتُقاس الطاقة اللازمة للحفاظ على درجة حرارة ثابتة. بمعرفة الخصائص الحرارية للسائل، مثل السعة الحرارية والتوصيلية، يمكن حساب معدل تدفق الكتلة. تُستخدم عدادات تدفق الكتلة الحرارية على نطاق واسع للغازات، وتتميز بدقة عالية وقابلية تكرار عالية. ومع ذلك، قد لا تكون مناسبة لقياس معدلات التدفق المنخفضة أو للسوائل ذات التركيب المتغير.

قياس تدفق الكتلة كوريوليس

تعتمد مقاييس تدفق كتلة كوريوليس على تأثير كوريوليس، الذي يُسبب التواء أنبوب اهتزازي عند تدفق السائل عبره. بقياس تشوه الأنبوب، يُمكن تحديد معدل تدفق كتلة السائل. تتميز مقاييس تدفق كتلة كوريوليس بدقة عالية، وتُمكنها من قياس السوائل والغازات على حد سواء. وهي مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك نقل الحراسة والتوزيع الدفعي. ومع ذلك، قد تكون باهظة الثمن مقارنةً بتقنيات قياس التدفق الأخرى.

قياس تدفق الضغط التفاضلي

يُعد قياس التدفق بالضغط التفاضلي من أقدم وأكثر التقنيات شيوعًا لقياس تدفق الكتلة. يتضمن هذا القياس وضع قيد في مسار تدفق السائل، مما يُسبب انخفاضًا في الضغط عبره. بقياس انخفاض الضغط ومعرفة خصائص السائل، مثل الكثافة واللزوجة، يمكن حساب معدل تدفق الكتلة باستخدام معادلة برنولي. تُستخدم صفائح الفتحات، وأنابيب فنتوري، وفوهات التدفق بشكل شائع كأجهزة تقييد في عدادات تدفق الضغط التفاضلي. على الرغم من أن عدادات تدفق الضغط التفاضلي فعالة من حيث التكلفة ومناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات، إلا أنها قد تعاني من عدم الدقة بسبب اختلاف خصائص السوائل.

قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية

تستخدم مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية الموجات فوق الصوتية لقياس سرعة تدفق السوائل. من خلال إرسال إشارات فوق صوتية باتجاهي المنبع والمصب في مجرى التدفق، يمكن استخدام فرق التوقيت بين الإشارات لحساب سرعة التدفق. وعند جمعها مع كثافة السائل، يمكن تحديد معدل تدفق الكتلة. تتميز مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية بعدم التطفل، أي أنها لا تتطلب أي تلامس مع السائل، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي يُخشى فيها التلوث أو انخفاض الضغط. كما أنها توفر دقة عالية، ويمكن استخدامها للسوائل والغازات.

قياس تدفق تساقط الدوامات

تعتمد مقاييس التدفق بتقنية تساقط الدوامات على مبدأ تساقط الدوامات بالتناوب على جانبي العائق عند تدفق سائل حوله. وبقياس وتيرة تساقط الدوامات، يمكن تحديد معدل التدفق. تُعد مقاييس التدفق بتقنية تساقط الدوامات مناسبة لقياس السوائل والغازات، وتتميز بدقة عالية وإمكانية تكرار عالية. كما أنها أقل عرضة للانسداد مقارنةً بتقنيات قياس التدفق الأخرى. ومع ذلك، قد لا تكون مناسبة لمعدلات التدفق المنخفضة أو السوائل عالية اللزوجة.

باختصار، تتوفر تقنيات متنوعة لقياس تدفق الكتلة، ولكل منها مزاياها وعيوبها. يعتمد اختيار التقنية الأنسب على عوامل مثل خصائص السوائل، ومعدلات التدفق، ومتطلبات الدقة، وقيود الميزانية. بفهم مبادئ كل تقنية، يمكنك اتخاذ قرار مدروس وضمان دقة وموثوقية قياس تدفق الكتلة في عملياتك الصناعية.