1. اندازه گيری جريان (مايعات)
Flow Meter

2. تعريف جريان اهميت آن بدليل کاربرد در کارهای متنوع
اهميت اقتصادی کار (آب، نفت، گاز....)
عبور مقدار معينی (حجم يا جرم) از ماده در واحد زمان از يک مسير (لوله، کانال،...)
واحد آن GPM, CFM, CMS, Liter/Min
اهميت دقت اندازه گيری و مسائل اقتصادی
در اندازه گيری دبی فشار و دما هم نقش دارند
دبی سنج های تجارتی عموماً به صورت دبی حجمی (حجم در واحد زمان) و در شرايط استاندار 1 اتمسفر و 20 درجه سانتی گراد اندازه گيری می کنند
روشهای اندازه گيری به عوامل زير بستگی دارد:
جنس ماده
ميزان چسبندگی
درجه حرارت
هدايت الکتريکی
مقدار جريان
مقدار مواد معلق

3. استاندارد اندازه گيری فشار 1 اتمسفر درجه حرارت 20 درجه سانتی گراد
واحد های استاندارد SCFM و SCCM

4. روشهای اندازه گيری جريان
روش های توزینی
اندازه گيری حجم
اندازه گيری تغيير حجم موثر توسط پمپ
ولتاژ حاصل از عبور مايع از يک ميدان مغناطيسی
حرارت لازم برای ثابت نگه داشتن درجه حرارت سيال در حال جريان
تغيير سطح مقطع جريان در اثر تغيير مقدار جريان (Rotameter)
نيروی حاصل از برخورد جريان سيال با مانع
نيروی حاصل از تغيير سرعت سيال در نتيجه تغيير سطح مقطع جريان
سرعت گردش پروانه در مسير جريان

5. روشهای توزينی برای مايعات غير فرار (آب) برای افزايش دقت می توان
زمان جمع آوری بزرگتر
اندازه گيری دقيق تر وزن و زمان
نامناسب برای اندازه گيری جريان کذرا
مناسب درجه بندی و استاندارد کردن دبی سنج ها
میز های هیدرولیکی

6. جريان سنج حجمی جابجايی مثبت ( شمارشگر) (PD)
اندازه گيری بر اساس حجم جابجا شده سيال (Positive Displacement)
در جاهايي که دقت زياد مورد نظر است
با دقت حدود 1 درصد خطا اندازه گيری می کنند
اندازه گيری از طريق شمارش حجمی خاص از سیال در واحد زمان

7. جريان سنج پيستونی برای مواد گرانقيمت بدليل خطای خيلی کم
جهت اندازه گيری گاز به جای پيستون از پرده چرمی استفاده می شود. رفع مشکل آب بندی!
اگر سيال فشار نداشته باشد توسط پمپ تحت فشار قرار می گيرد و اندازه گيری می شود
مشابه مکانيزم تقسيم بخار در لوکوموتيو

8. اجزاء:
سيلندر و پيستون
شير کشويی
شمارنده
شمارنده
ورود
خروج
پيستون
کشويی
مايع از مجرای ورودی وارد سيلندر شده و فشار ناشی از آن باعث حرکت پيستون و خروج مايع از طرف ديگر آن می شود
وقتی پيستون به انتهای کورس خود رسيد شير کشويی وارد عمل شده و جای مجرای ورودی و خروجی را تغيير می دهد
لذا هر رفت و بر گشت شامل عبور مايعی با حجمی معادل دو برابر حجم جابجايي سيلندر است
با شمارش تعداد رفت و بر گشت حجم مايع محاسبه می گردد

9. دبی سنج رقاصکی Nutating Disk
عمدتاً جهت اندازه گيری آب (کنتور)
قطعه محرک ديسکی متصل به يک کره مرکزی که در داخل يک محفظه ای با ديواره های کروی است
شافت توسط يک مکانيزم بادامکی کره را شيبدار نگه می دارد و از حرکت متناوبی آن جهت شمارش استفاده می شود
محفظه دارای دو مجرا است که متناوباً ورودی و خروجی می شوند
اندازه گيری با حدود 1 درصد خطا

11. دبی سنج با پره های بيضوی Oval Flow meter Lobed Impeller Flow meter
برای اندازه گيری دبی گاز ها و مايعات
پره ها و پوسته به دقت تراشکاری شده
سيال ورودی در ميان دو پره محبوس گشته و در اثر چرخش به مجرای خروجی هدايت می شود
پره ها روی دو محور مجزا و موازی هستند ولی هيچکدام محرک نيستند (ازادند)
چنانچه تلورانس بين چرخدنده ها و محفظه کاهش يابد دقت آن به حدود  درصد می رسد

12. دبی سنج پره ای Vane type positive displacement flow meter
حساس به مواد معلق
خطا در حد 0.5 درصد

13. جريان سنجهای مبتنی بر روشهای انسدادی Obstruction Flow meters OR Differential pressure flow meters
طّبق قانون برنولی اگر سطح مقطع عبور مايع تغيير نمايد سرعت جريان تغيير می کند
بر اساس قانون برنولی و پيوستگی می توان دبی جريان را محاسبه نمود
قانون پيوستگی
يعنی با اندازه گيری افت فشار در دو نقطه
می توان دبی حجمی را محاسبه نمود
K عبارت از ضريب وسيله انسداد جريان Constant of flow obstruction device
بدليل اصطکاک دبی واقعی هميشه کمتر از دبی تئوری است
Cd به نوع جريان ( متلاطم يا آرام ) ، وسيله انسداد و عدد رينولدز بستگی دارد

14. روشهای انسداد Orifice Plate1- روزنه هزینه کم، افت زیاد و دائمی دقت کم
گیر کردن ذرات معلق
2- ونتوری Venturi Tube
ضريب دبی بين 0.98 الی 0.95
دقت زياد و افت فشار خروجی کم
قيمت زياد و نياز به فضای زياد
عبور راحت تر ذرات معلق

15. 3- نازل يا شيپوره Nozzle مشابه مزايای ونتوری ولی افت فشار خروجی بيشتر
مشابه مزايای ونتوری ولی افت فشار خروجی بيشتر
ولی طول کمتر ، هزینه کمتر
نصب آن مشکل تر است

16. 4- استفاده از مانع گوه ای Segmental Wedge
5- استفاده از زائده مخروطی شکل V-Cone

17. 6- استفاده از زانويی Elbow
بر اساس اختلاف فشار در داخل و خارج زانويی در اثر نيروی گريز از مرکز
اختلاف فشار ايجاد شده کمتر از انواع ديگر است

18. روشهای مبتنی بر نيروی مقاومت
نيروی وارد بر مانعی که بر سر راه جريان سيال قرار دارد متناسب با سرعت و دبی است
با تعادل بين نيروی سيال و نيروی نگه دارنده مانع می توان دبی را تعيين نمود
روشهای ايجاد تعادل بين نيروی سيال و نيروی نگهدارنده:
متغير بودن نيروی سيال و ثابت بودن نیروی نگهدارنده
با تغيير سرعت سيال از طريق تغيير سطح مقطع
متغير بودن نيروی نگهدارنده و ثابت بودن نیروی سیال
با استفاده از فنر و يا تير خمشی

19. روتامتر Rotameter OR Variable Area Flowmeters
متداولترين دبی سنج از نوع مقطع متغير
جريان از پايين وارد لوله ای به شکل مخروط ناقص میشود
جسمی با چگالی بيشتر از سيال در آن قرار دارد
جسم در نقطه ای مستقر می شود که
نيروی اصطکاک و شناوری Buoyancy
با نيروی وزن برابر شود
دقت دستگاه 1-5 درصد
بايد عمود بر سطح زمين نصب شود

20. اصول تئوری روتامتر
از موازنه نيرو های وارد بر شناور نیروی مقاوم بدست می دهد:
f و b چگالی سيال و شناور و Vb حجم شناور
به اين صورت نيز با سرعت متوسط سیال رابط
داشته و می توان نوشت
Cd ضريب نيروی مقاوم. بستگی به عدد رينولدز و لزجت
شناور ها يي با ضريب ثابت وجود دارد
D قطر لوله در ورودی
d حداکثر قطر شناور
y فاصله عمودی شناور از ورودی
a ضريب واگرايي لوله

21. Spring and Piston Flow Meters
Piston-type flowmeters use an annular orifice formed by a piston and a tapered cone. The piston is held in place at the base of the cone (in the "no flow position") by a calibrated spring. Their simplicity of design and the ease with which they can be equipped to transmit electrical signals has made them an economical alternative to rotameters for flowrate indication and control.

22. جريان سنج هاي شناور دار فنري

23. دبی سنج مبتنی بر تير خمشی Target Flow meter
استفاده از مانع متصل به تير يک سر درگير
سرعت سيال متناسب با نيروی وارد بر تير است
مقدار خمش توسط استرين گيج اندازه گيری می شود
دقت حدود 0.5 درصد
قابليت تکرار 0.1 درصد

25. دبی سنج توربينی Turbine Flow meter
متشکل از محفظه ای لوله ای که در داخل ان پروانه است
سرعت چرخش پروانه متناسب با سرعت سيال است
با شمارش تعداد دور پروانه در واحد زمان دبی مشخص می شود
دقت حدود 1 درصد
مناسب مايعات تميز و لزج تا 100 centistokes

26. f فرکانس پالس
K ضريب جريان توربين
بستگی به دبی و لزجت سينماتيکی دارد

27. دبی سنج مغناطيسی Electromagnetic Flow meter
عبور سيال رسانا از ميان ميدان مغناطيسی باعث القاء ولتاژ می گردد (قانون فاراده)
برای سيالات با رسانندگی کم از ميدان متناوب
الکترودها مستقيماً در تماس
برای سيالات با رسانندگی زياد از ميدانهای ثابت
الکترودها متصل به لوله ای فولادی ضد زنگ
E=BLv

29. باد سنج (کاوشگر) سيم داغ Hot Wire Anemometer
مناسب اندازه گیری های گذرا
اندازه گیری سرعت حد در محصولات کشاورزی
اصول کار
اگر جسم گرمی در داخل جريانی از سيال قرار گيرد متناسب با سرعت سيال سرد می شود
q=(a+bv0.5)(Tw-T) (King)
q= i2 Rw=i2R ref (1+(Tw-Tref))
با اندازه گيری i و RWمی توان ازمعادلات فوق سرعت سيال را بدست آورد
a و b ثابت های دستگاه
q آهنگ انتقال گرما
v سرعت سيال
Tw: دمای سيم
T : دمای سيال در جريان آزاد

30. باد سنج سيم داغ (ادامه.....) جريان (الکتريکی) ثابت ، درجه حرارت متغير
تغييرات درجه حرارت متناسب با سرعت سيال است
سطح مقطع سیمAw
با اندازه گيری دمای سيال Tf سرعت سيال تنها تابعی از دمای سيم خواهد بود

31. درجه حرارت ثابت ،جريان متغير
تغييرات جريان متناسب با سرعت سيال است
For a hot-wire anemometer powered by an adjustable current to maintain a constant temperature, Tw and Rw are constants. The fluid velocity is a function of input current and flow temperature
where a, b, and c are coefficients obtained from calibration (c ~ 0.5).
The temperature of the flow Tf can be measured. The fluid velocity is then reduced to a function of input current only

34. دبی سنج مبتنی بر فشار (کاوشگر فشار) Pressure Probe
برای اندازه گيری جريان های خارجی سيالات بصورت موضعی
تونل باد
خارج از هواپيما و وسايل حمل و نقل
با نصب کاوشگر در هر نقطه می توان فشار و به دنبال آن سرعت را مشخص نمود
کاوشگر گاهی لوله پيتو Pitot Tube ناميده می شود

35. معادله برنولی برای دو نقطه در دو انتهای لوله پيتو
سرعت V1 در جداره صفر است لذا
انتهای متصل به جدار
چون فشار استاتيکی در هر دو نقطه برابر است
انتهای داخل مجرا

36. Pitot Tube (Cont…) مزايا با اين روش سرعت نقطه ای بدست میآيد
مقاومت کم در مقابل جريان
ارزان
قابل نصب بر روی لوله هايي با قطر مختلف
با اين روش سرعت نقطه ای بدست میآيد
برای بدست آوردن دبی بايد آن را کاليبره کرد
از روشهای متوسط گيری استفاده نمود

37. اندازه گيری دبی در مجاری رو باز
استفاده از جسم شناور
پارشال فلوم Parshall flume
اندازه گيری دقيق
از 0.01 – 3000 cfs
اندازه گيری با افت فشار کم
اندازه گيری آسان تنها با يک اندازه گيری عمق
بدون نياز به تميز کردن
گران تر از سر ريزها
نياز به دقت زياد در ساخت
استفاده از جدول برای تعيين دبی Ha – Q
اگر Hb کمتر از 0.7 Ha باشد برای فلو م های با عرض 1 تا 8 فوت:
Q=4WHa1.522W0.026

39. سرريزها Weirs متشکل از مانعی که در مسير مجاری رو باز قرار می گيرد
سبب ريزش مايع به صورت
Q = weir discharge (m3/s)
B = weir base width (m)
H =head above weir crest excluding velocity head (m)
Cscw = (H /Hc )

40. روزنه Orifice V= (2gh)0.5 Q=CA (2gh)0.5

41. اندازه گيری جريان مواد خشک
بر اساس تعادل نيرو ها يا گشتاور
از طريق اندازه گيری وزن وارد بر غلتک های نوار نقاله
اندازه گيری شتاب و نيروی حاصل از برخورد مواد

42. The mass flow meter uses the science of
particle acceleration and its resultant forces to
measure flow rate and total weight at accuracies
of +/- 0.5%. It consists of a partitioned
measuring wheel, mounted on a drive shaft
inside a central dust tight housing.
The drive shaft is driven by an electric motor
mounted outside the housing.
Material enters the unit through an off-center inlet
and discharges through a center outlet below the
measuring wheel.
In operation, the measuring wheel
rotates at a constant speed. Material
entering the unit flows into the top of the
measuring wheel and is deflected
outward in a radial direction creating
a "Coriolis force". This force is detected
as a change in torque which is detected
by a strain gauge load cell. Best of all,
unlike other flow meters the
performance is not affected by material
density, friction or in-feed drop height.

43. DEFLECTION CHUTE MEASURING
The deflection chute measuring system for Solids Flow Meter is also based on reactive force but a curved guide chute is used in place of an impact plate. As a result, impact or shock is replaced by radial acceleration and chute deflection that a load cell detects. This signal is then electronically processed to produce flow rate and total weight values at accuracies generally better than +/- 2% and with repeatability of 0.5%.
Ideal for relatively high flow rates of free-flowing or pulverized materials.
30 to 600 tons per hour.
Material temperatures from 0 to 500° F (260° C).