Τι είναι ένα ρευστομέτρο;

Τι είναι ένα ρευστομέτρο;

Ορισμός του ρευστομέτρου

Ένα ρευστομέτρο ορίζεται ως συσκευή που μετρά την ροή στερεών, υγρών ή αερίων.

• Τύποι ρευστομέτρων

• Μηχανικά ρευστομέτρα

• Οπτικά ρευστομέτρα

• Ρευστομέτρα για ανοιχτά κανάλια

Μηχανικά ρευστομέτρα

Ρευστομέτρα με θετική διατάξεις

Αυτά τα μέτρα μετρούν την ροή καταγράφοντας το υγρό σε μια κάμερα και μετρώντας τον όγκο του. Αυτό είναι παρόμοιο με το να γεμίζετε ένα βάδι με νερό μέχρι συγκεκριμένο επίπεδο και στη συνέχεια να το αφήνετε να ρέει έξω.

Αυτά τα ρευστομέτρα μπορούν να μετρήσουν διακοπτόμενες ροές ή μικρές ρυθμίσεις ροής και είναι κατάλληλα για οποιοδήποτε υγρό, ανεξάρτητα από την ιξώδητητα ή την πυκνότητα. Τα ρευστομέτρα με θετική διατάξεις μπορούν να θεωρηθούν ανθεκτικά, καθώς δεν επηρεάζονται από την ταραχή στο σωλήνα.

Στην κατηγορία αυτή περιλαμβάνονται τα μέτρα με κυλιόμενο δίσκο, τα μέτρα με αναδιαστροφικό πιστών, τα μέτρα με ταλαντωτικό ή περιστρεφόμενο πιστών, τα μέτρα διπλού ροτορα, όπως τα μέτρα με τροχό, τα μέτρα με οβαλό τροχό (Εικόνα 1) και τα μέτρα με ελικοειδή τροχό.

Ρευστομέτρα μάζας

Αυτά τα μέτρα εκτιμούν την ροή μετρώντας τη μάζα του υλικού που ρέει μέσα τους. Χρησιμοποιούνται συνήθως στην χημική βιομηχανία, όπου τα μέτρησης μάζας είναι πιο σημαντικά από την όγκο.

Στην κατηγορία αυτή περιλαμβάνονται τα θερμικά μέτρα (Εικόνα 2α) και τα ρευστομέτρα Coriolis (Εικόνα 2β). Στην περίπτωση των θερμικών μέτρων, η ροή του υγρού ψύχει το προσκεφάλαιο, το οποίο έχει προηρεμημένο σε συγκεκριμένη θερμοκρασία. Η απώλεια θερμότητας μπορεί να ανιχνευτεί και χρησιμοποιείται για την καθορισμό του ρυθμού ροής του υγρού.

Από την άλλη, τα ρευστομέτρα Coriolis λειτουργούν με βάση την αρχή του Coriolis, στην οποία η ροή του υγρού μέσω του ταλαντωτικού σωλήνα προκαλεί μια αλλαγή σε συχνότητα, φάση ή πλάτος, η οποία δίνει μέτρηση του ρυθμού ροής του.

Ρευστομέτρα διαφορικής πίεσης

Τα ρευστομέτρα διαφορικής πίεσης μετρούν την ροή παρατηρώντας την πτώση της πίεσης καθώς το υγρό περνά μέσα από ένα εμπόδιο στην τροχιά του. Καθώς η ροή του υγρού αυξάνεται, η πτώση πίεσης πέρα από το εμπόδιο επίσης αυξάνεται, την οποία καταγράφουν τα μέτρα. Ο ρυθμός ροής είναι ανάλογος της τετραγωνικής ρίζας αυτής της πτώσης πίεσης, σύμφωνα με την εξίσωση Bernoulli.

Μερικά παραδείγματα ρευστομέτρων διαφορικής πίεσης είναι τα μέτρα με πίνακα διαφορικής πίεσης, τα μέτρα με πίνακα ροής, τα μέτρα με σωλήνα ροής, τα μέτρα με πίνακα pilot, τα μέτρα με καμπύλη, τα μέτρα με στόχο, τα μέτρα Dall, τα μέτρα με κώνο, τα μέτρα Venturi, τα μέτρα με λαμινάρια ροή και τα μέτρα με μεταβλητή επιφάνεια (Rotameter).

Ρευστομέτρα ταχύτητας

Τα ρευστομέτρα ταχύτητας εκτιμούν την ροή μετρώντας την ταχύτητα του υγρού. Η ταχύτητα παρέχει άμεση μέτρηση της ροής, καθώς είναι ανάλογη. Αυτά τα μέτρα μπορούν να μετρήσουν την ταχύτητα με διάφορες μεθόδους, συμπεριλαμβανομένων των τουρμπίνων.

Ανάλογα με τη μέθοδο που χρησιμοποιείται για την καθορισμό της ταχύτητας, έχουμε διάφορα είδη ρευστομέτρων ταχύτητας, όπως τα μέτρα με τουρμπίνη, τα μέτρα με διασπασμό βόρτηξ, τα μέτρα με σωλήνα Pitot, τα μέτρα με προπέλα, τα μέτρα με πάνελ ή Pelton wheel, τα μέτρα με μονό κύμα και τα μέτρα με πολλά κύματα.

Η μέτρηση της ροής υγρών σε επικίνδυνα περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένων εκείνων στην εξορυξία, απαιτεί μη εισβολικά ρευστομέτρα. Τα ρευστομέτρα SONAR, τα οποία είναι ένα είδος ρευστομέτρων ταχύτητας, εξυπηρετούν αυτού του είδους απαιτήσεις. Επιπλέον, τα υπερηχητικά ρευστομέτρα και τα ηλεκτρομαγνητικά ρευστομέτρα επίσης αποτελούν μέρος των ρευστομέτρων ταχύτητας.

Οπτικά ρευστομέτρα

Τα οπτικά ρευστομέτρα χρησιμοποιούν φως για τη μέτρηση της ροής. Συνήθως χρησιμοποιούν λάσερ και φωτοδέτεκτορες. Τα σωματίδια των αερίων διασκορπίζουν το λάσερ παράγοντας παλμούς που ανιχνεύονται από τον παραλήπτη. Μετρώντας το χρονικό διάστημα μεταξύ αυτών των σημάτων, μπορεί να καθοριστεί η ταχύτητα του αερίου.

Καθώς αυτά τα μέτρα μετρούν την πραγματική ταχύτητα των σωματιδίων που αποτελούν τα αέρια, παραμένουν ανεπηρεασμένα από τις θερμικές συνθήκες και τις μεταβολές στην ροή των αερίων. Συνεπώς, είναι ικανά να παρέχουν εξαιρετικά ακριβείς δεδομένους ροής, ακόμη και όταν το περιβάλλον είναι πιο ανεπιθύμητο, π.χ. όταν έχουμε υψηλή θερμοκρασία και πίεση, υψηλή υγρασία κλπ.

Ρευστομέτρα για ανοιχτά κανάλια

Τα ρευστομέτρα για ανοιχτά κανάλια χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της ροής ενός υγρού, της τροχιάς του οποίου περιλαμβάνει μια ελεύθερη επιφάνεια. Τα μέτρα weir και flume (Εικόνα 6) είναι ρευστομέτρα για ανοιχτά κανάλια, τα οποία χρησιμοποιούν δευτερεύουσες συσκευές, όπως bubblers ή float, για τη μέτρηση του βάθους του υγρού σε συγκεκριμένο σημείο. Από αυτό το βάθος, μπορεί να προκύψει ο ρυθμός ροής του υγρού.

Από την άλλη, στην περίπτωση μέτρησης ροής με βάση την δοκιμή με χρώμα, χρησιμοποιείται ένα συγκεκριμένο προκαθορισμένο ποσό χρώματος ή αλάτι για να αλλάξει τη συγκέντρωση του ρέουσα ρεύματος. Η αποτέλεσμα διαύγειας δίνει μέτρηση του ρυθμού ροής του υγρού. Επίσης, πρέπει να σημειωθεί ότι η ακρίβεια με την οποία τα ρευστομέτρα πρέπει να λειτουργούν αποφασίζεται από την εφαρμογή για την οποία χρησιμοποιούνται.

Για παράδειγμα, όταν θέλουμε να παρακολουθήσουμε τη ροή νερού μέσω ενός σωλήνα στο κήπο μας, θα αρκούσε να χρησιμοποιήσουμε ένα ρευστομέτρο με χαμηλότερη ακρίβεια από αυτό που θα χρησιμοποιούσαμε για την παρακολούθηση της ροής ενός αλκαλιού που προορίζεται για μια χημική διαδικασία. Επιπλέον, ένας άλλος παράγοντας που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι τα ρευστομέτρα, όταν χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με τα κλάπανα ροής, μπορούν να εκτελέσουν επιτυχώς τις ενέργειες ελέγχου.