מד מזרם: מה הם וסוגי מדדי זרימה
מד זרימה הוא ציוד המשמש למדידת קצב הזרימה של חומרים מוצקים, נוזלים או גזים. מד זרימה יכולים לעשות זאת באופן ליניארי, לא ליניארי, בנפח או על בסיס משקל. מד זרימה ידועים גם כמדות זרימה, מדפי זרימה או מד נוזל.
etypes of flow meters
הetypes העיקריים של מד זרימה כוללים:
מד זרימה מכניים
מד זרימה אופטיים
מד זרימה לערוצים פתוחים
Mechanical Flow Meters
Positive Displacement Flow Meters
מדים אלו מודדים את קצב הזרימה על ידי מדידת הנפח של הנוזל העובר דרכם. התהליך הממשי כולל לכידת הנוזל לתוך מיכל מסוים כדי לדעת את קצב הזרימתו. זה מאוד דומה למקרה בו אנחנו מאפשרים למים למלא דלי עד לרמה מסוימת, לאחר מכן הוא מתיר להם להזרום החוצה.
מדים אלו יכולים למדוד זרימות רציפות או זרימות קטנות ומתאימים לכל נוזל ללא קשר לצמיגות או צפיפות. מד זרימה חיוביים יכולים להיחשב חזקים כי הם נשארים בלתי מושפעים מהטורבולנציה בנתיב.
מד נוטט, מד פיסטון מרוכך, מד פיסטון אוסילטורי או סיבובי, מד דו-רוטור כגון מד גלגל שיניים, מד גלגל שיניים עגול (איור 1) ומד גלגל שיניים הליקoidal נכללים בקטגוריה זו.
Mass Flow Meters
מדים אלו מספקים למשתמש הערכה של קצב הזרימה על ידי מדידת המסה של החומר הזורם דרכם. מדים אלו מבוססים על משקל נמצאים בשימוש תכוף בתעשיות כימיות בהם מדידה מבוססת משקל היא חיונית בהשוואה לניתוח בנפח.
מדים תרמיים (איור 2a) ומדים קוריוליס (איור 2b) נכללים בקטגוריה זו. במקרה של מדים תרמיים, זרימת הנוזל קוררת את הג'ק, שנשען מראשיתו לטמפרטורה מסוימת. ההפסד בחום יכול להיות מורגש וייעשה שימוש בו לקביעת קצב הזרימה של הנוזל. מצד שני, מדים קוריוליס פועלים על עקרון קוריוליס שבו זרימת הנוזל דרך הצינור השוקל גורמת לשינוי בתדר או זווית או אמפליטודה, מה שנותן מדידה של קצב הזרימה שלו.
Differential Pressure Flow Meters
במדים דיפרנציאליים לחץ, הזרימה נמדדת על ידי מדידת הירידה בלחץ כאשר הנוזל עובר דרך מכשולים שהוכנסו במסלול שהוא זורם. זה כי ככל שזרימת הנוזל בצינור עולה, יהיה יותר ירידה בלחץ לאורך המגבל (איור 3), שניתן לרשום על ידי המדדים. מכאן ניתן לחשב את קצב הזרימה כי הוא יחסית לשורש הריבועי של ירידת הלחץ (משוואת ברנולי).
מד טופס, מד פחית, מד צינור, מד טוביה, מד מעבר, מד טרגט, מד דאל, מד קונוס, מד ונטרי, מד זרימה למינרית, ומד שטח משתנה (רוטמטר) הם רק כמה דוגמאות למדים דיפרנציאליים לחץ.
Velocity Flow Meters
מדים מבוססי מהירות מעריכים את קצב הזרימה של הנוזלים על ידי מדידת מהירות הנוזל הזורם דרכם. כאן מהירות הנוזל נותנת מדידה ישירה של קצב הזרימה שלו מאחר והם פרופורציונליים אחד לשני. במדים הללו ניתן למדוד את המהירות בכמה דרכים שבהן השימוש בטורבינה הוא אחת מהן (איור 4).
בהתאם לדרך שמשתמשים בה כדי למצוא את המהירות, יש לנו סוגים שונים של מדים מבוססי מהירות כמו מד טורבינה, מד שפכי וורטקס, מד פיטבוט, מד פרופלור, מד פדל או מד פלטון, מד יתד יחיד ומד יתד מרובע.
מדידת קצב הזרימה של נוזלים בסביבות מזיקות, כולל אלה במכרה דורשת מדים לא פולטים. מדים SONAR, שהם סוג של מדים מבוססי מהירות, משרתים דרישות כאלה. בנוסף, מדים אולטרה-סאונד, כמו גם מדים אלקטרומגנטיים, הם חלק ממדים מבוססי מהירות.
Optical Flow Meters
מדים אופטיים עובדים על עקרון אופטיקה, כלומר הם מדדים את קצב הזרימה באמצעות אור. בדרך כלל הם משתמשים במערך הכולל קרן לייזר ומקלטים פוטואלקטריים. כאן, החלקיקים של הגז הזורם בצינור מפזרים את קרן הלייזר כדי ליצור פולסים שנדבקים על ידי המקלט (איור 5). אז, הזמן בין האותות הללו נקבע כפי שאדם יודע את המרחק בו המקלטים היו מופרדים, מה שמוביל למדידת מהירות הגז.
מאחר ומדים אלו מודדים את המהירות האמיתית של החלקיקים המרכיבים את הגזים, הם נשארים בלתי מושפעים מהתנאים הטמפרטורה והשינויים בזרימת הגז. לכן, הם מסוגלים לספק נתונים מדויקים מאוד לגבי הזרימה אפילו כשסביבתם היא הכי בלתי נוחה, למשל, כאשר יש לנו טמפרטורה וביו נשיאה גבוהים, לחות גבוהה וכו'.
Open Channel Flow Meters
מדים לערוצים פתוחים משמשים למדידת קצב הזרימה של נוזל שמסלול הזרימה שלו כולל משטח חופשי. מד ויר וממדים פלומים (איור 6) הם מדים לערוצים פתוחים המשתמשים במכשירים משניים כמו בובלים או צפים כדי למדוד את עומקו של הנוזל בנקודה מסוימת. מהעומק הזה ניתן לקבל את קצב הזרימה של הנוזל.
מצד שני, במקרה של מדידת זרימה בערוץ פתוח מבוססת צבע, כמות מסוימת של צבע או מלח משמשת כדי לשנות את הריכוז של הזרימה של הנוזל. הדילוטציה המתקבלת נותנת מדידה של קצב הזרימה של הנוזל. לאחר מכן, יש לציין שהדיוק בו המדדים צריכים לפעול נקבע על ידי היישום עבורו הם משמשים. לדוגמה, כאשר אנחנו רוצים לשלוט בזרימת מים בצינור בגינתנו, זה יהיה מספיק אם נשתמש במד זרימה בעל דיוק נמוך יותר מאשר זה שמשמש כדי לשלוט בזרימת חומצה המכוונת לתהליך כימי. בנוסף, גורם נוסף שצריך לשים לב אליו הוא שהמדים, כאשר הם משמשים בשילוב עם ערכי זרימה, יכולים לבצע פעולות שליטה בהצלחה.
מהו מד מים?
מד מים הוא סוג של מד זרימה המשמש למדידת קצב הזרימה של מים בצינור. יש שתי גישות נפוצות למדידת זרימת מים - דיס플ACEMENT וelocity. עיצובים נפוצים של דיספלאACEMENT כוללים מד פיסטון אוסילטורי ומד דיסק נוטט. עיצובים מבוססי מהירות כוללים מדים חד-ג'ט ומדים רב-ג'טים ומד טורבינה.
etypes of water meters
מדים מים יכולים להיות מיוחסים לסוגים שונים בהתאם למכניזם בו הם מודדים את זרימת המים.
Gear Type Water Flow Meter
בדרך כלל, כל מדדי מים למגורים הם מסוג דיספלאACEMENT. אלה יכולים להיות מד גלגל שיניים (איור 1) או מד פיסטון אוסילטורי או מד דיסק נוטט. כאן, המים נכנסים לחדר ממנו הם מתירים לצאת רק כשהחדר מלא.
על ידי כך, ניתן להעריך את קצב הזרימה של המים. מדים אלו משמשים כאשר המים זורמים במהירות נמוכה למדי.
Single Jet Water Meter
מדים מבוססי מהירות, הידועים גם כמדים בעלי קיבולת פנימית, הם קטגוריה נוספת של מד זרימת מים. במדים אלו, קצב הזרימה של המים נקבע על ידי מעקב אחר המהירות בה זורמים המים. הקטגוריות המשניות תחת סוג זה הן ג'ט (חד-ג'ט ורב-ג'טים) ומד טורבינה.
במד חד-ג'ט, ג'ט מ
