روتامتر چیست؟
روتامتر نوعی جریان سنج میباشد که جریان حجمی مایعات و گازها را اندازه گیری می کند. هیچ تفاوتی بین روتامتر و دبی سنج وجود ندارد و این اصطلاحات به جای یکدیگر استفاده می شوند. تکنیک اندازه‌گیری جریان بوسیله روتامترها، توسط یک شناور آزادانه میباشد که این شناور بوسیله حرکت سیال داخل لوله روتامتر، باعث تعادل شناور در لوله مخروطی خواهد شد. سپس سرعت جریان از مقیاس کنار لوله یا روی لوله خوانده می شود.
استفاده از روتامتر امروزه به شدت در صنایع رو به افزایش میباشد، زیرا این تجهیز علاوه بر اینکه مقرون به صرفه میباشد دارای چند مزیت دیگر نیز میباشد. از جمله اینکه روتامترها برای کار کردن به برق و منبع تغذیه نیازی ندارند. به این معنی که روتامترها دستگاه های مکانیکی هستند که برای اندازه گیری جریان نیازی به برق ندارند. این موضوع اجازه می دهد تا روتامترها را در مناطق خطرناک و مناطق دورافتاده که تامین برق آنها گران است نصب کنند.
عملکرد روتامتر چگونه است؟
جریان سنج سطح متغیر معمولآ از یک یک تیوپ شیشه ایی که به صورت عمودی در مسیر سیال نصب می شود ساخته می شوند که قسمت داخلی این تیوپ بصورت مخروطی ساخته می شود و یک شناور درون آن قرار داده می شود. هنگامی که جریان عبوری سیال صفر است این شناور در قسمت پایینی محفظه قرار می گیرد و مسیر عبور سیال را مسدود می نماید و جریان صفر نمایش داده میشود. در صورتیکه جریان سیال برقرار شود، یک نیروی سیال با غلبه بر نیروی وزن شناور یک میزان جریان عبوری یا فلوی سیال را نمایش می دهد که هر چه این مقدار بیشتر باشد شناور به قسمت بالای محفظه نزدیک و نزدیکتر می شود و مسیر بیشتری برای عبور سیال فراهم خواهد شد. جریان سنج های سطح متغیر در حقیقت یک نمایشگر محلی برای جریان می باشند و در مدارک و نقشه های ابزار دقیق بصورت FI نمایش داده می شوند. موقعیت شناور به صورت خطی با جریان عبوری سیال متناسب است و این جریان سنج ها معمولا برای یک سیال خاص با چگالی و چسبندگی معین کالیبره و درجه بندی می شوند و باید در شرایط طراحی شده مورد استفاده قرار بگیرند.
باتوجه این که وزن شناور بر اساس چگالی سیال تعیین می شود، چگالی سیال در زمان اندازه گیری جریان باید ثابت باشد و تغییر در چگالی سیال موجب بهم خوردن کالیبراسیون جریان سنج می شود. تغییر دما و فشار در گازها زیاد است و این مساله منجر به تغییر چگالی گاز می شود علت بر این گاز مورد نظر باید توانایی جابه جایی شناور را نیز داشته باشد. از این جریان سنج نمی توان در اندازه گیری جریان سیالات ساینده و با چسبندگی بالا و سیالات کثیف و مات استفاده کرد.
انواع مختلف شناور روتامتر:
شناور درون محفظه مطابق با شرایط سیال از مواد با جنس های مختلفی ساخته می شوند که هر شناور وقتی درون محفظه جریان سنج قرار بگیرد توانایی عبور جریان مشخص را دارد. این امکان وجود دارد که جهت افزایش یا کاهش ظرفیت جریان عبوری شناور را تعویض نماییم. شناور های نوک تیز نسبت به تغیرات چگالی سیال حساسیت کمتری دارند.
انواع مختلفی از شناورها موجود است شناور چرخشی معمولا برای گیج استفاده می شود. نوع دیگری از شناور وجود دارد که گرانروی سیال بر روی آن تاثیر نمی گذارد. شکل شناور روتامتر ، تاثیر ناشی از تغییرات گرانروی در دقت اندازه گیری را مشخص می کند..
اجزای تشکیل دهنده روتامتر:
روتامتر” شامل یک مجرای اندازه گیری باریک شونده و یک شناور است .این آرایش مقداری مقاومت برای شناور ایجاد می کند که وابسته به موقعیت آن در مجرای اندازه گیری است.تعادلی بین نیروی جریان سیال و وزن شناور ایجاد می شود. موقعیت شناور به صورت عمودی در داخل مجرای اندازه گیری آن چنان است که مقدار مقاومت متعادل شود.
فضای داخل مجرای اندازه گیری مخروطی شکل است و برای نمایش ، یک درجه و مقیاس در خارج دبی سنج وجود دارد،مدل فلزی آن دارای وسیله ای است که تغییر مقاومت شناور را آشکار و ارسال می کند.مجرای اندازه گیری از جنس فولاد ، فولاد ضد زنگ ، پلاستیک (تفلون ، پلی پروپیلن) ، شیشه یا لاستیک سخت ساخته می شود.
انواع روتامتر از لحاظ جنس بدنه :
یکی از فاکتورها برای دسته بندی روتامترها، مواد به کار رفته در ساخت آنهاست.نسل اولیه این ابزارها از جنس شیشه ساخته شده که با توجه به تغییرات فشار و تاثیر شرایط محیطی بر آنها،مدل های مختلف دیگری از آنها نیز ساخته شده است.به طور کلی انواع مختلف روتامترها را به سه دسته زیر تقسیم بندی می کنند:
روتامتر شیشه ای:
نسل اولیه و ابتدایی روتامترها هستند که از جنس شیشه و بر پایه بوروسیلیکات ساخته شده است.شناور داخلی این روتامتر ها ممکن است از جنس فلز، شیشه یا لاستیک باشد.شناورهای فلزی معمولا از استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ ساخته شدهو در برابر خوردگی مقاوم هستند. لبه های این شناورها کاملاً تیز و مشخص بوده و فرد می تواند اعداد را به شکل دقیق تشخیص دهدعناصر مهم و تعیین‌کننده در روتامتر، لوله و شناور هستند که نقش مهمی در اندازه گیری دبی جریان دارندلوله های شیشه ای - لوله های شیشه ای رایج ترین و قدیمی ترین طراحی روتامتر هستند. شیشه موجود در این لوله ها یک شیشه بوروسیلیکات محافظ ایمنی است که برای کاربردهای آب و هوا با سرعت جریان تا 60 (gpm )برای آب و 200 SCFM برای هوا ایمن است. برخی از مواد برای استفاده در چرخش سنج لوله شیشه ای ایمن نیستند، از جمله بخار مرطوب یا آب با pH بالا بالای 194 درجه فارنهایت (که می تواند باعث نرم شدن شیشه شود)، سود سوزآور (که می تواند شیشه را حل کند) و اسید هیدروفلوئوریک (که می تواند شیشه را حک کند)
روتامتر فلزی:
برای فشار های بالاتر و درجه حرارت فراتر از محدوده عملیاتی لوله های شیشه ای، از لوله های فلزی استفاده می شوداین لوله ها معمولا از جنس آلومینیوم، برنج یا فولاد ضد زنگ ساخته می شوندموقعیت پیستون یا همان شناور با کمک اصول مغناطیسی یا مکانیکی قابل تعیین است و در خارج از روتامتر به صورت یک عدد گزارش می شود عملکرد شناور و بدنه روتامتر فلزی تفاوت چندانی با روتامترهای شیشه ای ندارد و در حقیقت اعداد گزارش شده آن مربوط به دبی جریان هست این ابزارها برای مواردی که فشار یا دما خیلی بالا باشد، یا احتمالا نیروهای دیگری به لوله آسیب بزنند نسبت به لوله های شیشه ای بهتر هستند در مورد فرایندهایی که دبی بخار سنجیده میشود، روتامترهای فلزی بهتر هستند لوله های فلزی - لوله های فلزی برای چرخش سنج زمانی استفاده می شود که شرایط شامل دما و فشار بالاتر از تحمل شیشه باشد. این لوله ها معمولا از فولاد ضد زنگ ساخته می شوند. برای تشخیص موقعیت شناور، یک فالوور مغناطیسی در داخل لوله و همچنین یک قرائت در قسمت بیرونی لوله استفاده می شود. لوله های فلزی را می توان برای قلیایی های قوی داغ، آب، بخار، فلوئور، دوغاب، اسید هیدروفلوئوریک، فلزات مذاب و غیره استفاده کرد.
روتامتر پلاستیکی:
روتامترهای پلاستیکی به علت هزینه پایین و قدرت ضربه پذیری بالای آن ها مورد استفاده قرار می گیرنداین ابزارها معمولاً از پلی‌کربنات ساخته می‌شوند و در آنها اتصالات فلزی و اتصالات پلاستیکی هم وجود داردتجهیزات پلاستیکی در فرآیند نصب حساس هستندو ممکن است باعث ایجاد خطا شونداین ابزارها برای فرآیندهای مرتبط با بخار مناسب هستندو جایگزین خوبی برای روتامترهای شیشه ای محسوب می شوند. لوله های پلاستیکی - چرخش سنج لوله پلاستیکی یک دستگاه نسبتا کم هزینه است که برای کاربردهایی که شامل مایعات خورنده یا آب دیونیزه می شود طراحی شده است. خود لوله می تواند از پلی سولفون، آلکوکسی پرفلورینه (PFA) یا پلی آمید ساخته شود مواد شناور - شناورها معمولاً از شیشه، فلز، پلاستیک یا فولاد ضد زنگ برای محافظت در برابر خوردگی ساخته می شوند. سایر مواد شناور عبارتند از یاقوت کبود، آلیاژهای کربن و تانتالیوم.
با توجه به این که احتمال شکستن تیوبها شیشه ای و پلاستیکی و نشت سیال به محیط زیست است چنان چه سیال سمس و قابل انفجار باشد جهت جلوگیری از مشت مواد به محیط در ساخت تیوب از محفظه فلزی ایتفاده می شود در این حالت شناور قابل رویت نیسا و برای اشکار سازی موقعیت آن باید از روش های دیگری استفاده نمود با قرار دادن یک آهنربا درون شناور می توان حرکت آن درون محفظه را بوسیله عقربه مغناطیسی که با آهنربا درون شناور می توان حرکت ان درون محفظه را بوسیله عقربه مغناطیسی که با اهنربا نصب شده درون شناور حرکت می کند بر روی صفحه مدرج نمایش داد .
مزایا و معایب روتامتر:
مزایای روتامتر :
- کم هزینه
- افت فشار کم
- برای دبی های کوچک مناسب است.
- به راحتی به آلارم و سوئیچ یا هر وسیله انتقال دهنده مجهز می شود.
- همچنین سرعت جریان سیالات خورنده را اندازه گیری می کند.
- در دسترس بودن شناورهای ایمنی ویسکوزیته وجود دارد.
- می توان از آن در برخی از خدمات دوغاب سبک استفاده کرد.
معایب روتامتر:
- رسیدگی به نوع لوله شیشه ای دشوار است.
- باید به صورت عمودی نصب شود.
- برای خدمات ضربان دار مناسب نیست.
- به طور کلی به خدمات لوله های کوچک محدود می شود.
- محدود به دمای پایین است.
- دقت = 1/2 ± 10٪ است
