تاريخ تطوير ومبدأ مقياس تدفق كتلة الغاز الحراري

تاريخ التطوير

من خلال البحث والتحليل الدقيقين، ظهر نوع جديد من الأجهزة يعتمد على مبدأ التوصيل الحراري. هذا الجهاز هو مقياس تدفق الكتلة الحرارية . على الرغم من حداثة هذا الجهاز، إلا أن مبدأ قياسه طُرح في أوائل القرن العشرين. في ثمانينيات القرن الماضي، استُخدمت تقنية التوصيل الحراري لقياس تدفق كتلة الغاز في بعض الدول المتقدمة. ومع ذلك، نظرًا لمحدودية تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة، عانت مقاييس تدفق كتلة الغاز الحرارية من العديد من العيوب في ذلك الوقت، مثل بطء الاستجابة وسهولة التداخل، والتي اقتصر استخدامها على مراقبة التدفقات الصغيرة في بعض الحالات الخاصة، أو كمفتاح تدفق.

مع دخول القرن الحادي والعشرين، ومع التطور السريع للإلكترونيات الدقيقة وتكنولوجيا الحاسوب، اختفت القيود التي كانت تعيق استخدام عدادات تدفق الغاز الحراري سابقًا، وتحسنت سرعة الحساب ودقته وقدرته على مقاومة التداخل بشكل كبير، وتطورت تقنية عدادات تدفق كتلة الغاز الحراري. وبفضل هذا التطور السريع، تُستخدم هذه العدادات على نطاق واسع في صناعات البترول، والكيمياء، والحديد والصلب، والطاقة الكهربائية، والصناعات الخفيفة، والطب، وحماية البيئة، وغيرها.

طرق القياس المستخدمة بشكل شائع

تتوفر عدادات تدفق كتلة الغازات الحرارية بأشكال تطبيق متنوعة، وفقًا لطرق نقل الحرارة والتسخين المختلفة. يوجد حاليًا نوعان شائعان: النوع ذو فرق درجة الحرارة الثابت والنوع ذو القدرة الثابتة. تتطلب كلتا الطريقتين عنصرين حراريين كمستشعرين، ويتم توصيلهما بدوائر تحكم وحساب مقابلة، بالإضافة إلى معالجات وسخانات.

طريقة فرق درجة الحرارة الثابت هي تسخين عنصر حراري أولاً، مما يجعله بدرجة حرارة ثابتة أعلى من العنصر غير المسخن. مع تدفق الوسط، تنخفض درجة حرارة العنصر المسخن بسبب تبديد الحرارة. تُعاد تغذية دائرة التغذية الراجعة إلى المعالج لزيادة تيار (أو جهد) السخان للحفاظ على فرق درجة الحرارة عند قيمة ثابتة، ثم عن طريق الكشف عن تغير التيار (أو الجهد) للحصول على التغير في التدفق. طريقة الطاقة الثابتة هي إضافة طاقة ثابتة إلى السخان لتسخين أحد العناصر الحرارية. يكون فرق درجة الحرارة بين العنصر المسخن والعنصر غير المسخن هو الأكبر عندما يكون الوسط ساكنًا، ويتناقص فرق درجة الحرارة مع تدفق الوسط. يتم الحصول على التغير في التدفق عن طريق قياس التغير في فرق درجة الحرارة.