كيف يعمل مقياس تدفق الكتلة

أولا: المقدمة

تُعدّ مقاييس تدفق الكتلة أجهزةً أساسيةً تُستخدم لقياس كتلة السائل المتدفق عبر نقطة مُحددة في النظام. بفضل قياساتها الدقيقة وأدائها الموثوق، أصبحت هذه المقاييس لا غنى عنها في العديد من الصناعات، مثل النفط والغاز، والصناعات الكيميائية، والأدوية، وتصنيع الأغذية. تهدف هذه المقالة إلى التعمق في آلية عمل مقاييس تدفق الكتلة، واستكشاف مبادئ تشغيلها، وأنواعها، وتطبيقاتها، ومزاياها، وحدودها.

II. فهم عدادات تدفق الكتلة

مقاييس تدفق الكتلة هي أجهزة مصممة لقياس معدل تدفق كتلة السائل بدلاً من معدل تدفق الحجم. في حين أن مقاييس التدفق التقليدية تحدد حجم السائل المار عبر نقطة معينة، توفر مقاييس تدفق الكتلة قراءات مباشرة لكتلة السائل، بغض النظر عن تغيرات درجة الحرارة أو الضغط أو اللزوجة.

ثالثًا: مبادئ العمل

1. مقاييس تدفق الكتلة الحرارية

من الأنواع الشائعة لمقياس تدفق الكتلة مقياس تدفق الكتلة الحراري، الذي يعمل بناءً على مبدأ النقل الحراري. يتكون من مستشعريْن لدرجة الحرارة: مستشعر مُسخَّن ومستشعر مرجعي. عند تدفق السائل فوق المستشعر المُسخَّن، يُوصل الحرارة بعيدًا عنه، مما يُنتج فرقًا في درجة الحرارة بين المستشعرين. يتناسب هذا الفرق طرديًا مع معدل تدفق الكتلة، مما يسمح بقياسات دقيقة.

2. مقاييس تدفق الكتلة كوريوليس

تعتمد مقاييس تدفق كتلة كوريوليس على تأثير كوريوليس، وهو الانحراف الظاهري لتدفق السوائل نتيجة دوران الأرض. تتكون هذه المقاييس من أنبوب اهتزازي يتدفق السائل من خلاله. عند مرور السائل عبر الأنبوب الاهتزازي، يُسبب التواءً أو انحرافًا بسبب قوى كوريوليس المؤثرة عليه. يرتبط مقدار هذا الانحراف مباشرةً بمعدل تدفق الكتلة، مما يُتيح قياسات دقيقة.

رابعًا: أنواع مقاييس تدفق الكتلة

1. أجهزة قياس التدفق الدقيق للضغط التفاضلي

تعتمد مقاييس التدفق الدقيقة ذات الضغط التفاضلي على فرق الضغط الناتج عن مرور السائل عبر فتحة تُعرف بالفوهة. بقياس فرق الضغط عبر الفوهة، بالإضافة إلى معايير أخرى مثل درجة الحرارة واللزوجة، يُمكن حساب تدفق الكتلة بدقة.

2. مقاييس تدفق الكتلة بالتشتت الحراري

تعتمد مقاييس تدفق الكتلة بالتشتت الحراري على مبدأ التوصيل الحراري. تتكون من مستشعري حرارة، أحدهما مُسخّن والآخر مُرجعي. يُقاس انتقال الحرارة من المستشعر المُسخّن إلى السائل، ويتناسب عكسيًا مع معدل تدفق الكتلة.

3. مقاييس تدفق الكتلة كوريوليس

كما هو موضح سابقًا، تقيس مقاييس تدفق كتلة كوريوليس معدل تدفق كتلة السائل بناءً على تأثير قوى كوريوليس على أنبوب مهتز. تتميز هذه المقاييس بدقة عالية، وقادرة على قياس مجموعة واسعة من السوائل، بما في ذلك السوائل ذات معدلات تدفق كتلة منخفضة.

4. مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية

مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية، المعروفة أيضًا باسم مقاييس المغناطيسية، مثالية لقياس معدل تدفق السوائل الموصلة. تتكون هذه المقاييس من مجال مغناطيسي تولده ملفات موضوعة خارج أنبوب غير موصل. عندما يتدفق السائل الموصل عبر الأنبوب، فإنه يولد جهدًا يتناسب مع سرعته. يُستخدم هذا الجهد بعد ذلك لحساب معدل تدفق الكتلة.

الخامس. التطبيقات

تُستخدم عدادات تدفق الكتلة في مختلف الصناعات بفضل قدرتها على قياس معدلات تدفق الكتلة مباشرةً. من بين التطبيقات الشائعة:

1. صناعة النفط والغاز:

تُستخدم مقاييس تدفق الكتلة لقياسات نقل الحراسة، ومراقبة الآبار، ومراقبة خطوط الأنابيب، مما يضمن قياسات دقيقة للسوائل مثل النفط الخام ومنتجات البترول المكررة والغازات الطبيعية.

2. الصناعة الكيميائية:

تُستخدم مقاييس تدفق الكتلة لتحديد الجرعات الدقيقة وخلط المواد الكيميائية، فضلاً عن مراقبة تدفقات السوائل المسببة للتآكل والخطرة، مما يضمن الكفاءة والسلامة.

3. صناعة الأدوية:

تلعب مقاييس تدفق الكتلة دورًا حاسمًا في قياس كميات المكونات بدقة أثناء تصنيع المنتجات الصيدلانية. كما أنها تضمن الامتثال للوائح ومراقبة الجودة.

4. صناعة تجهيز الأغذية:

يتم استخدام أجهزة قياس تدفق الكتلة لقياس المكونات السائلة والصلبة بدقة في معالجة الأغذية، مما يؤدي إلى تحسين جودة المنتج وتقليل النفايات.

السادس. المزايا والقيود

توفر مقاييس تدفق الكتلة العديد من المزايا:

- القياس المباشر لمعدل تدفق الكتلة، مما يلغي الحاجة إلى حسابات أو تصحيحات إضافية.

- مجموعة واسعة من التطبيقات بسبب قدرتها على قياس السوائل المختلفة.

- دقة عالية وإمكانية التكرار.

- انخفاض الضغط عبر العداد، مما يقلل من خسائر الطاقة.

ومع ذلك، فإن مقاييس تدفق الكتلة لديها أيضًا بعض القيود:

- تكلفة عالية نسبيا مقارنة بأجهزة قياس التدفق التقليدية.

- التعرض للاهتزازات أو الاضطرابات الخارجية، مما يؤثر على الدقة.

- الحاجة إلى المعايرة والصيانة الدورية لضمان دقة القياسات.

٧. الخاتمة

تلعب عدادات تدفق الكتلة دورًا محوريًا في ضمان دقة قياسات التدفق في مجموعة واسعة من الصناعات. فمن خلال قياس معدل تدفق كتلة السوائل مباشرةً، توفر هذه العدادات بيانات موثوقة بالغة الأهمية للتحكم في العمليات وضمان الجودة والامتثال للوائح التنظيمية. وبفضل مبادئ تشغيلها وأنواعها المتنوعة، أصبحت عدادات تدفق الكتلة أدوات لا غنى عنها للمهندسين والممارسين والباحثين في قطاعات متعددة، مما يُسهم في دفع عجلة التقدم والابتكار في مجالاتهم.

لقد بنت شركة Beijing Sincerity Automatic Equipment Co., Ltd سمعتها على الالتزام بتصنيع منتجات وخدمات عالية الجودة مع تلبية احتياجات العملاء.

مهمة شركة Beijing Sincerity Automatic Equipment Co., Ltd. هي أن تكون الشركة الرائدة عالميًا في مجال الابتكار والتطوير والتزويد لمنتجات وأنظمة وخدمات مقياس التدفق الكتلي كوريوليس إيمرسون.

يتميز مقياس تدفق التوربينات منخفض التدفق بمميزات مختلفة، مثل مقياس تدفق الكتلة كوريوليس روزماونت، ومقياس كثافة الشوكة ومقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية إندريس هاوزر، وهو ما لا يوجد مع مقياس تدفق الكتلة الآخر.