چکیده
تکنیک اندازهگیری جریان در هر فرایندی که طی آن مادهای از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل میشود، مورد استفاده میباشد. از این تکنولوژی میتوان برای تعیین میزان مواد مورد نیاز فرایند و یا کنترل فرایند و نگه داشتن شدت ویژهای از یک جریان استفاده کرد.
در طی یک فرایند صنعتی جریانهای مایع و گاز مختلف با قواعد گوناگون در شرایط مختلف و متغیر اندازهگیری میشوند. پیش نیاز یک فرایند کنترل مدرن اینست که مقادیر اندازهگیری شده جریان صحیح باشند. در طی چند سال اخیر، بهبود های بسیاری در برپا کردن چنین سیستم هائی صورت گرفته و محصولات جدید دارای تکنولوژی مدرن به بازار عرضه شدهاند.در این سیمنار پنج روش اندازهگیری جریان بررسی شده در نهایت میتوان بر اساس کاربردی که از جریانسنج در یک فرایند صنعتی برای رفع مشکلی خاص در نظر داریم، از میان موارد انتخاب شده مورد مناسبی را انتخاب کرد.
در بسیاری از فرایندها بازدهی فرایند بر اساس توانائی اندازهگیری و کنترل دقیق جریان میباشد، درواقع اندازهگیری صحیح شدت جریان سیال در خط لولهها یک موضوع بحرانی و مهم در فرایند کنترل و همچنین انتقال سیالات با ارزش اقتصادی بالا است. در کارخانههای مربوط به داروسازی و فرایندهای پتروشیمی، چندین ماده شیمیائی میتوانند با هم مخلوط شوند که به سبب حفظ کیفیت و نگهداری از آنها باید با خواص مشخصی با هم مخلوط شوند. همچنین در موارد مربوط به انتقال سیالات، اندازهگیری صحیح ضرورت اقتصادی دارد. برای مثال، نفت و گاز از طریق خط لولهای که در آن جریان دارند، بعد از انتقال فروخته میشوند بنابراین عدم دقت در اندازهگیری جریان باعث هزینه اقتصادی بالا به دلیل مقدار بالاتر محصول منتقل شده میشود.
جهت داشتن سیستم اندازهگیری مناسب، میبایستی این سیستم سازگار با فرایند یا موادی که برای اندازهگیری شدت جریان آنها به کار میرود ساخته شده باشد، در ضمن این سیستم باید قادر به تأمین دقت مورد نیاز بوده و مقادیر اندازهگیری شده دارای قابلیت تکرار باشند. از جمله خصوصیاتی که اغلب برای یک جریانسنج ایدهآل مطرح میباشد اینست که non-intrusive و ارزان باشد، مقادیر اندازهگیری شده توسط آن دقت بالائی داشته و در ضمن تکرارپذیر باشند، خود سیستم نیز به تجهیزات جانبی خاص جهت حفاظت و نگهداری نیاز نداشته باشد.
در طی چند سال اخیر، بهبودهای بسیاری در برپا کردن چنین سیستمهائی صورت گرفته و محصولات جدید دارای تکنولوژی مدرن به بازار عرضه شدهاند. انواع مختلفی از جریانسنجها به صورت صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند، انتخاب نوع اندازهگیر بر اساس کاربردی که ما از این وسیله در فرایند برای رفع مشکلی خاص در نظر داریم، هزینه مربوط به نصب و کارکرد آن، محدوده شدت جریانهائی که میتواند اندازه بگیرد و دقت مورد نظر میباشد.
در برخی از فرایندها فقط داشتن حدود تقریبی از میزان شدت جریان کافی میباشد. در حالیکه در برخی دیگر، اکثراً در مورد شدت جریان جرمی، به منظور داشتن کنترل دقیق روی خوراک راکتورها یا میزان جریان انتقالی از یک مکان به مکان دیگر به داشتن میزان شدت جریان با دقت بالا نیاز داریم.
جریان در مجراهای بسته از طریق یکی از چندین روش رایج، سرعت موضعی، حجمی، و شدت جرمی اندازهگیری میشود. اگرچه شدت جرمی معمولاً مقدار مطلوبتری است ولی از آنجا که اندازهگیری آن در بیشتر کاربردها مشکل میباشد، معمولاً قسمت عمده جریانسنجها در فرایندها شدت جریان حجمی یا سرعت متوسط سیال را اندازه میگیرند و فقط تعداد کمی از آنها توانائی اندازهگیری مستقیم شدت جریان جرمی را دارند.
برای تبدیل شدت جریان حجمی به شدت جریان جرمی باید دانسیته سیال را تحت شرایط عملیاتی بدانیم. اگر یک اندازهگیری جرمی با استفاده از ترکیب شدت جریان حجمی و دانسیته انجام شود، میزان عدم دقت در مقدار ارائه شده افزایش پیدا میکند.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمهای بر اندازهگیری شدت جریان ………………………………………………………………………… ۱ فصل دوم: Hot Wire Anemometry (HWA) ………………………………………………………………………………….. ۶ ۲- ۱) مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………. ۷ ۲- ۲) اساس عملکرد HWA …………………………………………………………………………………………………… ۷ ۲- ۳) تکنیکهای انمومتر حرارتی ……………………………………………………………………………………………… ۱۱ ۲- ۳- ۱) Hot Wire Anemometer ………………………………………………………………………………… ۱۱ ۲- ۳- ۲) Hot Film ……………………………………………………………………………………………………….. ۱۲ ۲- ۴) انواع سنسور ……………………………………………………………………………………………………………….. ۱۳ ۲- ۵) آرایش سنسور CTA ……………………………………………………………………………………………………. ۱۵ ۲- ۶) انتخاب probe …………………………………………………………………………………………………………….. ۱۶ ۲- ۷) Constant Temperature Hot Wire Anemometry ………………………………………………………….. 18 ۲- ۸) معادله عمومی Hot Wire ……………………………………………………………………………………………… ۲۰ ۲- ۹) دمای حالت پایدار ……………………………………………………………………………………………………….. ۲۵ ۲- ۱۰) ثابت زمانی ……………………………………………………………………………………………………………….. ۲۶ ۲- ۱۱) مزایا و معایب ……………………………………………………………………………………………………………. ۲۷ منابع و مراجع ……………………………………………………………………………………………………………………….. ۲۸ فصل سوم: جریانسنج مغناطیسی ……………………………………………………………………………………………………. ۲۹ ۳- ۱) مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………. ۳۰ ۳- ۲) اساس عملکرد ……………………………………………………………………………………………………………… ۳۰ ۳- ۳) دو گونه اصلی ……………………………………………………………………………………………………………… ۳۵ ۳- ۴) برانگیختن میدان کویل …………………………………………………………………………………………………… ۳۶ ۳- ۵) لولههای جریان، آسترها، probes …………………………………………………………………………………….. ۳۹ ۳- ۶) الکترودها …………………………………………………………………………………………………………………….. ۴۰ ۳-۷) کاربردهای جریانسنج های الکترومغناطیسی ……………………………………………………………………….. ۴۰ ۳- ۸) اسیدها و بازها ………………………………………………………………………………………………………………. ۴۲ ۳- ۹) دوغابهای ساینده …………………………………………………………………………………………………………… ۴۲ ۳- ۱۰) ویسکوزیته ………………………………………………………………………………………………………………… ۴۳ ۳- ۱۱) دما …………………………………………………………………………………………………………………………… ۴۳ ۳- ۱۲) مزایا و معایب جریانسنج مغناطیسی ………………………………………………………………………………….. ۴۳ ۳- ۱۳) راهنمائیهای استفاده از جریانسنجهای مغناطیسی ……………………………………………………………….. ۴۵ منابع و مراجع ………………………………………………………………………………………………………………………… ۴۷ فصل چهارم: جریانسنج اولتراسونیک ……………………………………………………………………………………………. ۴۸ ۴- ۱) مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………. ۴۹ ۴- ۲) اولتراساند …………………………………………………………………………………………………………………….. ۵۰ ۴- ۳) اثر داپلر ………………………………………………………………………………………………………………………. ۵۰ ۴- ۳- ۱) ثبت کننده ثابت و منبع صوت متحرک …………………………………………………………………. ۵۱ ۴- ۳- ۲) مورد مخصوص برای ν << c ………………………………………………………………………………. ۵۲ ۴- ۴) تولید و ثبت اولتراساند ……………………………………………………………………………………………………۵۳ ۴- ۵) جریانسنجهای اولتراسونیک از نظر تاریخی ……………………………………………………………………….. ۵۴ ۴- ۶) تئوری عملکرد اولتراسونیک …………………………………………………………………………………………… ۵۶ ۴ – ۶- ۱) جریانسنج اولتراسونیک نوع داپلر …………………………………………………………………………. ۵۷ ۴ – ۶- ۲) جریانسج اولتراسونیک time of flight …………………………………………………………………..۵۸ ۴- ۷) زمان مورد نیاز برای پیشروی طول موج در میدان جریان ………………………………………………………. ۶۰ ۴- ۷- ۱) مسیر عمودی صوت …………………………………………………………………………………………… ۶۰ ۴ – ۷- ۲) مسیر صوت زاویه دار ………………………………………………………………………………………….۶۲ ۴- ۸) محاسبه سرعت با استفاده از جریانسنج های اولتراسونیک ……………………………………………………… ۶۳ ۴- ۹) تضعیف صوت ……………………………………………………………………………………………………………… ۶۵ ۴- ۱۰) قطر پرتو صوت …………………………………………………………………………………………………………… ۶۶ ۴- ۱۱) روشهای نصب ترانسفورماتورها …………………………………………………………………………………….. ۶۶ ۴- ۱۲) مزایا و معایب …………………………………………………………………………………………………………….. ۶۸ ۴- ۱۳) بهبود عملکرد جریانسنج های اولتراسونیک ……………………………………………………………………..۷۲ منابع و مراجع …………………………………………………………………………………………………………………………. ۷۵ فصل پنجم: Particle Image Velocimetry ……………………………………………………………………………………… ۷۷ ۵- ۱) مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………… ۷۸ ۵- ۲) اساس عملکرد ……………………………………………………………………………………………………………… ۷۸ ۵- ۳) مسائل و محدودیتهای تکنیک ………………………………………………………………………………………… ۸۱ ۵- ۴) اندازهگیری سرعت محوری و مماسی ……………………………………………………………………………… ۸۲ ۵- ۵) تجهیزات موجود در تکنیک …………………………………………………………………………………………… ۸۳ ۵- ۵- ۱) منبع نور مورد استفاده ………………………………………………………………………………………… ۸۳ ۵- ۵- ۲) ثبت تصاویر ……………………………………………………………………………………………………… ۸۴ ۵- ۵- ۳) ذرات پراکنده شده در جریان ………………………………………………………………………………. ۸۵ ۵- ۶) الگوریتم PIV ………………………………………………………………………………………………………………. ۸۹ ۵- ۶- ۱) تعریف سطوح بررسی ……………………………………………………………………………………….. ۸۹ ۵- ۶- ۲) آنالیز تصاویر ……………………………………………………………………………………………………. ۹۰ ۵- ۷) مزایا و معایب ……………………………………………………………………………………………………………….. ۹۳ ۵- ۸) بدست آوردن سه مؤلفه سرعت ………………………………………………………………………………………. ۹۳ ۵-۹) اندازهگیری جریان دو فازی ……………………………………………………………………………………………. ۹۵ منابع و مراجع ………………………………………………………………………………………………………………………… ۹۶ فصل ششم: جریانسنج رادیواکتیو ………………………………………………………………………………………………… ۹۸ ۶- ۱) مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………. ۹۹ ۶- ۲) اساس عملکرد ………………………………………………………………………………………………………… ۹۹ ۶- ۲- ۱) Transit Time or Pulse Velocity Method ………………………………………………….. ۱۰۰ ۶ – ۲- ۱- ۱) اساس روش …………………………………………………………………………….. ۱۰۰ ۶- ۲- ۱- ۲) تزریق پالس به جریان ………………………………………………………………… ۱۰۲ ۶- ۲- ۱- ۳) عوامل مؤثر بر دقت و خطای اندازهگیری از طریق Pulse Velocity ………………………………………………………………………………………… ۱۰۲ ۶- ۲- ۲) Dilution Method …………………………………………………………………………………….. ۱۰۳ ۶-۲-۲- ۱) روش تزریق با سرعت ثابت …………………………………………………………..۱۰۳ ۶-۲-۲-۲) روش شمارش کلی ………………………………………………………………………۱۰۷ ۶- ۳) رادیوتریسرهای مناسب ……………………………………………………………………………………………….۱۰۸ ۶- ۴) مزایای تکنولوژی …………………………………………………………………………………………………….. ۱۰۹ منابع و مراجع ……………………………………………………………………………………………………………………… ۱۱۱ فصل هفتم: نتیجهگیری- انتخاب سنسور مناسب……………………………………………………………….. ۱۱۲ ۷- ۱) نتیجهگیری جهت انتخاب سنسور مناسب جریان …………………………………………………………….. ۱۱۳ مرجع ……………………………………………………………………………………………………………………………… ۱۱۸
|