-
تعریف اندازه گیری دبی
" کمی سازی حرکت توده ای از سیال را اندازه گیری دبی سیال می گویند "
از میان تعاریف بسیاری که برای اندازه گیری دبی ارائه شده است شاید بتوان تعریف فوق را یک از تعاریف نسبتا جامع را برای اندازه گیری دبی در نظر گرفت.
اندازه گیری دبی سیالات در وجوه بسیار زیادی از زندگی انسانها وجود دارد. کنتورهای آب و گاز خانگی، پالایشگاه ها، صنایع آب و فاضلاب، راکتورهای داروسازی، صنایع ارایشی و بهداشتی، صنایع کشاورزی، صنایع رنگ و چسب، راکتورهای پوشش دهی، صنایع غذایی و بسیار حوزه های صنعتی و تحقیقاتی که به اشکال گوناگون از اندازه گیری دبی سیالات در جریان کار خود بهره می برند.
این گستردگی در مصرف تجهیزات اندازه گیری دبی ایجاب می کند تا مهندسان فعال در حوزه های مرتبط نظیر کنترل و ابزاردقیق، مواد و متالورژی، مهندسی شیمی، مکانیک سیالات، مهندسی صنایع، مهندسی کشاورزی و بسیاری دیگر از رشته ها و گرایشهای فنی آشنایی مناسبی با دانش مرتبط با حوزه اندازه گیری دبی داشته باشند.
-
واحدهای اندازه گیری دبی
اندازه گیری دبی بصورت عمده بر اساس دو دسته واحد اندازه گیری صورت می گیرد واحدهای جرمی و واحدهای حجمی. در واحدهای جرمی نرخ عبور توده جرمی سیال در کسر مشخصی از زمان محاسبه می گردد نظیر Kgr/h. و در واحدهای حجمی نرخ عبور توده حجمی از سیال در واحد زمان محاسبه می شود نظیر لیتر بر دقیق یا lit/min. معمولا بصورت کلی نماد دبی حجمی در فرمول نویسی Q می باشد و علت آن نیز ارتباطی است که این کمیت با نرخ عبور انرژی موجود در سیال دارد. در بیان دبی های جرمی از ṁدر فرمول نویسی ها استفاده می گردد. ارتباط میان دبی جرمی و حجمی از طریق چگالی لحظه ای سیال بصورت زیر می باشد:
ṁ =ρ*Q
با توجه به رابطه میان حجم، جرم و چگالی سیال و اینکه چگالی سیالات تابع از دما و فشار هستند روشهای بیان حجمی دبی سیالات نیازمند محاسبات مربوط به دما و فشار اند. این وابستگی در سیالات فاز گاز بسیار شدیدتر است. این در حالی است که اندازه گیری دبی جرمی سیالات این وابستگی را از میان می برد و این خود یکی از مزایای اندازه گیری دبی جرمی است که در بخش مربوط به آن در مقالات آتی بصورت مفصل مرود شرح تفضیل قرار خواهد گرفت.
شرایط مرجع اندازه گیری دبی
با توجه به وابستگی بسیار زیاد دبی سیالات فاز گاز به دما و فشار محیط و شرایط اندازه گیری دبی اندازه گیری شده در یک فشار و دما با فشار و دمای دیگر متفاوت است از این رو لازم است تا شرایطی از دما و فشار به عنوان شرایط مرجع میان افراد وارد در این حوزه در نظر گرفته شود تا مقادیر بر اساس شرایط دما و فشار مرجع بیان گردد.
شرایط مرجع بسیار در طول طی ۶ دهه گذشته توسط مراکز مختلف ارائه شده است از جمله آنها می توان شرایط نرمال[۱] و شرایط استاندارد[۲] در وضعیت فشار و دمای آزمایشگاهی مورد پذیرش هستند که در مستندات پژوهشی فنی مورد ارجاع قرار می گیرند. شرایط نرمال اندازه گیری با احتساب فشار ۷۶۰ mmHg یا فشار در سطح دریا و دمای ۰° C می باشد. این شرایط بصورت عرف در اروپا رواج بیشتری دارد. شرایط استاندارد یا SATP اندازه گیری با احتساب فشار ۷۶۰ mmHg یا فشار در سطح دریا و دمای ۲۵° C نیز مورد ارجاع بسیار از فعالین این حوزه است. استفاده از رابطه گاز کامل[۳] PV=nRT می توان میان این مراجع مقادیر را تبدیل نمود و یا از روی این مراجع به مقدار دبی اندازه گیری شده در هر محیط[۴] دست یافت.
بنابراین واحدهایی که در شرایط فوق مورد اندازه گیری باشند با نماد اختصاری S به عنوان استاندارد و یا نماد n به عنوان شرایط نرمال بیان می گردند نظیر:
sccm (standard cubic centimeter per minute ) ، sm3/sec (standard cubic meters per second) ، kscm/h (thousand standard cubic meters per hour) ، mln/min (milliliter normal per minute)
-
دقت اندازه گیری دبی
صرف نظر از اساس اندازه گیری دبی که میتوان از روشهای گوناگونی صورت پذیرد بیان دقت[۵] اندازه گیری اصلی ترین پارامتر برای انتخاب دستگاه اندازه گیری مناسب می باشد. بطور رایج بیان دقت اندازه گیری بر اساس درصد می باشد و به دو صورت درصد از مقدار نهایی [۶] و یا درصدی از مقدار قرائت شده [۷] می باشد.
منحنی تغییرات دقت اندازه گیری بر اساس این دو بیان نسبت به یکدیگر برای دستگاهی با دقت اندازه گیری ۰٫۵ درصد از مقدار نهایی و دستگاهی با دقت اندازه گیری ۰٫۵ درصد مقدار قرائت شده بصورت زیر می باشد:
منحنی تعییرات دقت اندازه گیری دبی[۱]. http://en.wikipedia.org/wiki/Flow_measurement
[۲]. http://en.wikipedia.org/wiki/Flow_meter_error
[۳]. http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_conditions_for_temperature_and_pressure