ابزار دقیق آداک فرایند سپهر

اثر کوریولیس تنها به پدیده‌های طبیعی محدود نمی‌شود، بلکه به عنوان مبنایی برای ابزارهای پیشرفته مهندسی نیز به کار گرفته شده است. یکی از کاربردهای چشمگیر این پدیده در صنعت، استفاده از آن در ساخت دبی‌سنج‌های مدرن است. در این مقاله، نگاهی جامع به این دستگاه‌ها خواهیم داشت تا با عملکرد و کاربردهای گوناگون این ابزارهای حیاتی آشنا شویم.

فلومتر کوریولیس چیست؟
فلومتر کوریولیس (Coriolis flowmeter) دستگاهی پیشرفته برای اندازه‌گیری دبی مایعات و گازهاست که بر اساس اصل مکانیک حرکت سیالات، یعنی اثر کوریولیس کار می‌کند. این فلومتر می‌تواند فلوی حجمی و جرمی، حتی چگالی سیال را با دقت بسیار بالایی اندازه‌گیری کند. شگفت انگیزترین ویژگی دبی سنج کوریولیس، توانایی اندازه‌گیری دقیق حتی کوچکترین سیالات است. این موضوع آن را به ابزاری ضروری در صنایعی مانند داروسازی، صنایع غذایی و نفت و گاز تبدیل کرده است.

این ابزار بر پدیده‌ای طبیعی دورانی زمین استوار است. وقتی مایع از لوله‌ای ارتعاشی عبور می‌کند، نیرویی به نام کوریولیس به وجود می‌آید که باعث ایجاد تغییرات جزئی در مسیر لوله می‌شود. با حس‌کردن این تغییرات کوچک، فلومتر قادر است مقدار دقیق جریان را محاسبه کند.

کاربرد فلومتر کوریولیس
کوریولیس مترها ابزار دقیق‌هایی قابل اعتماد هستند که می‌توانند دبی انواع سیالات، از مایعات گرفته تا گازها و حتی ترکیبات چندفازی را اندازه‌گیری کنند. ویژگی برجسته این فلومترها آن است که عملکردشان وابسته بویژگی‌های فیزیکی سیال مانند چگالی، ویسکوزیته یا دما نیست. بهمین دلیل می‌توانند در شرایط متنوعی و برای سیالات مختلف بطور دقیق کار کنند. این توانایی فلومترهای کوریولیس را به انتخابی محبوب برای صنایع مختلف تبدیل کرده و امکان نظارت و کنترل بهتر فرآیندها را فراهم می‌آورد.

فلومترهای کوریولیس در طیف گسترده‌ای از صنایع، از جمله علوم زیستی، تولید مواد شیمیایی، پتروشیمی، صنایع غذایی، نفت و گاز کاربرد دارند. این دستگاه‌ها برای اندازه‌گیری دقیق فلوی موادی مانند پاک‌کننده‌ها، حلال‌ها، سوخت‌ها، روغن خام، روغن‌های گیاهی، چربی‌های حیوانی، لاتکس، روغن‌های سیلیکونی، الکل، محلول‌های میوه، خمیردندان، سرکه، سس کچاپ، سس مایونز، انواع گازها و نیز گازهای مایع بکار می‌روند.

انواع فلومتر کوریولیس
فلومترهای کوریولیس برحسب کاربرد به دو نوع کلی تقسیم می‌شوند.

منحنی شکل Curved Tube Coriolis Flow Meter
کوریولیس مستقیم Straight Tube Coriolis Flow Meter
هریک از این انواع نیز در دو نوع جفت لوله طراحی و تک لوله (سری‌های اقتصادی و کم دقت) ساخته می‌شوند.

اساس کار فلومتر کوریولیس منحنی شکل
اساس کار این فلومتر اینگونه است که سیال از میان لوله‌ای که بشکل منحنی طراحی شده و با یک فرکانس مشخص در حال ارتعاش است عبور می‌کند. با عبور سیال از این لوله، نیروی کوریولیس بدلیل ترکیب ارتعاش لوله و حرکت سیال ایجاد می‌شود. این نیرو باعث ایجاد تغییر فازی بین نقاط ورودی و خروجی لوله می‌گردد که متناسب با دبی جرمی سیال است.

این نیرو باعث ایجاد تغییر فازی بین نقاط ورودی و خروجی لوله می‌گردد که متناسب با دبی جرمی سیال است. بعبارت دیگر، سنسورهای نصب‌شده در طول لوله ارتعاش‌کننده، اختلاف فاز ناشی از عبور سیال را اندازه‌گیری می‌کنند. این اختلاف فاز بطور مستقیم با مقدار دبی جرمی سیال در ارتباط است، بنحوی که هر چه مقدار جریان سیال بیشتر باشد، نیروی کوریولیس بزرگ‌تر و تغییر فاز بیشتر خواهد بود.

اساس کار فلومتر کوریولیس منحنی شکل
برای درک بهتر، تصور کنید یک لوله خمیده داریم که کمی به آن لرزش وارد می‌کنیم. حالا اگر آب یا گاز از این لوله عبور کند، نیرویی به لوله وارد می‌شود که شکل لرزش آن را تغییر می‌دهد. این تغییر در لرزش، همان چیزی است که ما از آن استفاده می‌کنیم تا بفهمیم چقدر مایع یا گاز در حال عبور است.

بعبارتی وقتی مایع در لوله جاری می‌شود و لوله هم در حال لرزش است، ترکیب حرکت سیال و لرزش لوله باعث می‌شود یک نیروی اضافی بوجود بیاید که به آن نیروی کوریولیس می‌گویند. این نیرو باعث تغییر حرکت لوله می‌شود و دستگاه با استفاده از سنسورهایی که روی لوله نصب شده‌اند، این تغییرات را اندازه‌گیری می‌کند. میزان این تغییرات به مقدار فلوی مایع یا گازی که از لوله عبور می‌کند بستگی دارد. بنابراین، با اندازه‌گیری این تغییرات، فلومتر می‌تواند دقیقاً بگوید چه مقدار مایع یا گاز در حال عبور است.

اساس کار فلومتر کوریولیس مستقیم
برای درک بهتر نحوه کار فلومتر لوله مستقیم تجسم کنید، شلنگی دارید که از یک طرف آب را از داخل آن عبور می‌دهید. در ادامه شلنگ را به جلو و عقب حرکت دهید. هنگامی که آب از داخل این لوله لرزان عبور می‌کند، نیرویی بنام نیروی کوریولیس باعث می‌شود که لوله کمی به طرفی خم شود. این خم شدن بدلیل ترکیب آب با حرکت شلنگ بوجود می‌آید. وقتی این دو حرکت با هم ترکیب می‌شوند، باعث می‌شوند لوله کمی به پیچش یا خمیدگی برسد. میزان این پیچش بستگی به مقدار سیالی دارد که از لوله عبور می‌کند.

منبع