מדי זרימה הם מכשירים נפוצים באוטומציה תעשייתית ובבקרת תהליכים, שנועדו למדוד את נפח או המסה של הנוזל העובר בחתך- ספציפי ליחידת זמן. מדי זרימה פועלים על פי עקרונות מגוונים, עם סוגים שונים המותאמים למאפייני נוזלים ולסביבות פעולה משתנות. להלן מבוא מפורט לעקרונות העבודה ולסוגים הנפוצים של מדי זרימה:
עקרונות עבודה של מדי זרימה
מדי זרימה פועלים על בסיס עקרונות פיזיקליים כמו מכניקת נוזלים ואלקטרומגנטיות. העקרונות הנפוצים כוללים:
1. מדידה נפח:מחשב את קצב הזרימה על ידי מדידת נפח הנוזל העובר בשטח חתך- קבוע.
2. מדידת מהירות:מחשב את קצב הזרימה על ידי מדידת מהירות הנוזל ושטח החתך- של הצינור.
3. מדידת זרימת מסה:מודד את קצב זרימת המסה של הנוזל, בדרך כלל על ידי מדידת המומנטום או הצפיפות שלו.
4. עקרון לחץ דיפרנציאלי:בהתבסס על המשוואה של ברנולי, מחשב את קצב הזרימה על ידי מדידת הפרש הלחץ שנוצר כאשר הנוזל עובר דרך חסימה (למשל, צלחת פתח, צינור ונטורי).
5. אינדוקציה אלקטרומגנטית:משתמש בחוק האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי כדי למדוד את הכוח האלקטרו-מוטיבי המושרה שנוצר כאשר נוזל מוליך עובר דרך שדה מגנטי.
סוגי מד זרימה נפוצים
1. מדי זרימת לחץ דיפרנציאלי
עקרון עבודה:מבוסס על הפרש הלחץ שנוצר כאשר נוזל עובר דרך חסימה.
יישומים:מתאים למדידת זרימת גזים, קיטור ונוזלים.
2. מד זרימה אלקטרומגנטי
עקרון עבודה:מנצל את חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי כדי למדוד את הכוח האלקטרומוטיבי המושרה שנוצר כאשר נוזל מוליך עובר דרך שדה מגנטי.
יישומים:משמש בעיקר למדידת זרימת נוזלים מוליכים כגון מים, חומצות ואלקליות.
3. מד זרימת וורטקס
עקרון עבודה:מבוסס על תופעת רחוב מערבולת תקופתית שנוצרת כאשר נוזל זורם על פני מחולל מערבולת.
יישומים:מתאים למדידת זרימת גזים, קיטור ונוזלים, במיוחד בצינורות-בקוטר גדול ובתרחישי ירידה-בלחץ- גבוהים.
4. מד זרימת טורבינה
עקרון עבודה:קובע את קצב הזרימה על ידי מדידת מהירות הסיבוב של טורבינה.
יישומים:מתאים למדידת נוזלים נקיים כמו מוצרי נפט וכימיקלים.
5. מד זרימה אולטראסוני
עקרון עבודה:מחשב את קצב הזרימה באמצעות זמן ההתפשטות או הפרש התדרים של גלים קוליים בנוזל.
יישומים:מתאים למדידת קצב זרימת גז ונוזל; אינו מכיל חלקים נעים חוסמים ודורש תחזוקה מינימלית.
6. מד זרימה רוטור
עקרון עבודה:קובע את קצב הזרימה על ידי מדידת כוחות הנוצרים כאשר הנוזל זורם בניצב לרוטור מסתובב.
יישומים:משמש בדרך כלל במעבדות ובתהליכים בקנה מידה קטן- למדידת קצבי זרימה נמוכים.
7. מד זרימת מסה
עקרון עבודה:מחשבת זרימת מסה על ידי מדידת צפיפות ומהירות נוזלים.
יישומים:מתאים ליישומים הדורשים מדידת זרימת מסה מדויקת, כגון תעשיות מזון ותרופות.
8. מד זרימת יעד
עקרון עבודה:נוזל פוגע בלוחית מטרה בתוך המונה; הזרימה מחושבת על סמך תזוזה של הצלחת או שינוי הכוח.
יישומים:משמש בדרך כלל בצינורות תעשייתיים למדידת נוזלים-בצמיגות גבוהה או כאלה המכילים חלקיקים מוצקים.
9. מד זרימה תרמית (אובדן חום או סוג חוט חם)
עקרון עבודה:מודד זרימה על סמך פיזור חום מהנוזל העובר דרך אלמנט מחומם.
יישומים:מתאים למדידת זרימת גז, במיוחד ביישומים הדורשים תגובה מהירה.
10. הכנסה מדי זרימה
עקרון עבודה:המדדים זורמים על ידי הכנסת רכיבי מדידה (למשל, צינורות פיטוט, צינורות Prandtl) לתוך הצינור.
יישומים:מתאים למדידת זרימה בצינורות-בקוטר גדול, ומציע התקנה פשוטה ועלות נמוכה יותר.