سنسور جریان تفاضلی (Differential Pressure Flow Meter)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور جریان تفاضلی (Differential Pressure Flow Meter) :
سنسور جریان تفاضلی (DP Flow Meter) یکی از رایج ترین و قدیمی ترین روش های اندازه گیری جریان است. این روش بر اساس ایجاد یک افت فشار (اختلاف فشار) کنترل شده در مسیر جریان و اندازه گیری آن برای محاسبه دبی کار می کند. طبق معادله برنولی و پیوستگی، در یک انقباض، سرعت سیال افزایش و فشار آن کاهش می یابد. اختلاف فشار بین قبل و بعد از انقباض (
\[ \Delta P \]) با مجذور دبی حجمی (
\[ Q \]) رابطه دارد:
\[ Q = k \sqrt{\Delta P} \]که
\[ k \]ثابتی است که به هندسه انقباض و خواص سیال بستگی دارد.
انواع مختلفی از المان های ایجاد انقباض (Primary Elements) وجود دارد:
روزنه (Orifice Plate): ساده ترین و ارزان ترین. یک صفحه نازک با یک سوراخ دقیق که بین دو فلنج نصب می شود. افت فشار بالا، دقت متوسط.
ونتوری (Venturi Tube): دارای یک ورودی مخروطی، یک گلوگاه و یک خروجی مخروطی تدریجی. افت فشار کم، دقت بالا، گران تر و حجیم تر.
نازل (Flow Nozzle): شبیه به ونتوری اما کوتاه تر. برای سرعت های بالا و سیالات ساینده مناسب است.
آویز (Annubar / Averaging Pitot Tube): یک لوله با چندین سوراحت که فشار میانگین را اندازه می گیرد.
در همه این موارد، یک سنسور فشار تفاضلی (DP Cell) اختلاف فشار بین دو طرف المان را اندازه گیری کرده و سیگنالی متناسب با آن (معمولا ۴-۲۰ میلی آمپر) ارائه می دهد. یک محاسبه گر (یا خود ترانسمیتر) با استفاده از رابطه
\[ Q \propto \sqrt{\Delta P} \]و با اعمال تصحیحات دما و فشار (برای گازها)، دبی را محاسبه و نمایش می دهد.
\[ Q = C_d \epsilon \frac{\pi}{4} d^2 \sqrt{\frac{2\Delta P}{\rho}} \]که
\[ C_d \]ضریب تخلیه،
\[ \epsilon \]ضریب تراکم پذیری (برای گازها)،
\[ d \]قطر روزنه،
\[ \Delta P \]اختلاف فشار و
\[ \rho \]چگالی سیال است.
مزایا:
فناوری ساده، شناخته شده و قابل اعتماد.
بدون قطعات متحرک.
قابل استفاده برای مایعات، گازها و بخار.
هزینه اولیه نسبتا پایین (به ویژه نوع روزنه).
معایب:
ایجاد افت فشار دائمی در خط (به ویژه روزنه).
محدوده اندازه گیری محدود (معمولا ۳:۱ تا ۴:۱) به دلیل رابطه غیرخطی.
دقت متوسط و وابسته به دقت المان و DP Cell.
نیاز به لوله کشی مستقیم بالا دست و پایین دست.
کاربردها: هنوز پرکاربردترین روش در صنایع فرآیندی (نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی) برای اندازه گیری جریان مایعات، گازها و بخار.
