قسمت دوم - اصول اندازه گیری فلو یا دبی گازها

 

اصول اندازه گیری فلو یا دبی گازها

 

 Gas Flow Measurement

 

 قسمت دوم 

 

 

    معادله گاز ایده ال

 

 

فرمول 1 اجازه اندازه گیری جرم گاز را وقتی فشار, ددما و حجم گاز را می دانیم فراهم می آورد .

تمامی 3 پارامتر مذکور قابل اندازه گیری در شرائط پروسه  می باشند و R  نیز که ثابت گاز نامیده  می شود ,بعنوان مشخصه گاز مذکور در فرمول استفاده می گردد.

 

 

فرمول 2  وضعیت جدید یک گاز را را با استفاده از مشخصه های قبلی و حال حاضر برای ما فراهم می سازد .(لازم به ذکر است این فرمول فقط برای گازهای ایده آل صدق است)

به مثال صفحه زیر دقت فرمائید.

 

---

 

افزایش فشار به دلیل افزایش دما

 

 

 

فشار تایر پس از افزایش دمای آن از 20 درجه ساتی گراد به 40 درجه ساتی  گراد چه قدر است ؟

 

اگر دمای تایر افزایش پیدا کند حجم آن نیز تمایل به افزایش دارد ولی بدلیل محبوس بودن گاز در تایر فشار افزایش مینماید .

با استفاده از قوانین پایه ای گاز میتوان افزایش فشار را محاسبه نمود.

 

 

همانطور که در تصویر ذیل قابل مشاهده می باشد اگر دما ثابت و فشار را دو برار شود  حجم نصف می شود (در دمای 564k  اگر فشار را دوبرابر کنیم حجم از 2 به 1 میرسد)

 

اگر در فشار ثابت دما دو برابر شود حجم نیز دو برابر میشود ( با افزایش دما از 234k  به 564k حجم در فشار پابت 2 بار از 0.5 به 1 و در فشار ثابت 1 بار حجم از 1 به 2 افزایش می سابد)

 

 

Z-Factor  میزان اختلاف یا انحراف قابلیت تراکم پذیری گاز واقعی نسبت به گاز ایده ال را زمانیکه تحت فشار قرار میگیرد بیان میکند 

 

Z –factor  های کوچکتر از 1 بیان کننده اینستکه گاز ما از   قابلیت تراکم پذیری بیشتری نسبت به گاز ایده ال برخوردا راست (اگر فشار 2 برابر شود حجم گاز به جایاینکه نصف شود بیشتر از نصف کاهش یابد)

 

Z –factor  برابر 1 همان گاز ایده ال است (اگر فشار در دمای ثابت فشار 2 برابر شود حجم نصف میشود )

 

Z –factor  بزرگتر از  1 بیان کننده اینستکه گاز ما از قابلیت تراکم پذیری کمتری  نسبت به گاز ایده ال برخوردا راست (اگر فشار 2 برابر شود حجم گاز به جایاینکه نصف شود کمتراز نصف کاهش می یابد )

 

 

همان طور که ملاحضه میشود Z-Factor   دارای عملکرد غیر خطی است لذا هرZ-Factor  برای یک نقطه فرایند مشخص شده قابل استفاده می باشد

 

کاربرد واقعی Z-Factor  در فلوکامپیوترها برای محاسبه جرم و فلوی نرمال گازها  بر اساس مقادیر اندازه گیری شده V,P,T  می باشد .

زمانیکه برای اندازه گیری فلوی گازها  از فلومیترهای حجمی استفاده میکنیم (مانند ورتکس و ..) رویه  مذکوراز متداولترین روشه برای اندازه گیری فلوی نرمال یا جرم می باشد.

 

 

---

 

 

تراکم پذیری گازهای واقعی   Z- Factor

 

 

مقدار Z-Factor     به نوع گاز , فشار و دما وابسته است

 

از جدول بالا مشخص است که گازهای معینی انحراف کمی در هنگام تغییر فشار و دما نسبت به گاز ایده ال دارند.رنگ سبز نشاندهنده Z فاکتوری است که کمتز از 2%, رنگ نارنجی بین 5%-2% و رنگ قرمز بیشتر از 5% نسبت به گازایده ال در تراکم پذیری اختلاف دارند.

 

گازی مانند کلر تغییرات  نسبتا زیادی را  در z فاکتور با افزایش فشارپیدا میکند (کمتر از 2% تا بیش از 5%) این بدان معنا است که اگر شرائط پروسه متغیر باشد لازم است Z  فاکتور متناسب با فشار و دما مجددا تغییر و تنظیم شود در غیر اینصورت جرم محاسبه شده دچار خطا میگردد.

 

اکثر فلوکامپیوترها یک Z فاکتو ثابت در نظر میگیرند ولی بعضی از فلوکامپیوترها دارای Z فاکتور داینامیک یا پویا برای گازهایی که در فلوکامپیوتر قرار داده شده است میباشند .

هر نوع گاز دیگری نیز میتوان در فلوکامپیوتر وارد و منحنی را در فلوکامپیوتر خطی سازی نمود.

 

 

---

 

 

    اندازه گیری جرم و یا حجم ؟

 

 

 

 

در مثال بالا فرض میکنیم که کمپرسور فلوی 1 متر مکعب بر دقیقه را در دمالی محیط 20 درجه ساتنی گراد با فشار اتمسفر 1 بار دریافت میکند.

سپس هوا توسط کمپرس تا فشار 7 بار فشرده شده و به این دلیل دمای گاز تا 100 درجه سانتیگراد بالا میرود .

 

با حرکت هوا در طول لوله هوا خنک شده و همزمان به دلیل اسطحکاک با لوله و برخورد با موانع داخل لوله فشار آن نیز کاهش می ییابد

 

 

اگر بخواهیم یک فلومیتر حجمی نصب کنیم مقدار فلوریت اندازه گیری شده با انتخاب هر محلی جهت نصب با محل دیگر به دلائل فوق متفاوت خواهد بود .

 

اگریک فلومیتر جرمی را در هر محلی از پروسه نصب کنیم  عدد ثابتی را به عنوان فلوی جرمی مشاهده خواهیم نمود.

اساسا اندازه گیری فلوی حجمی تا وقتی که نتیجه اندازه گیری  به مکان نصب میتر ,دما و فشار نقطه اندازه گیری وابسته است قابل استفاده نمی باشد

 

 

 

---

---

 

 

    حجم تحت شرائط نرمال / استاندارد

 

 

 

 

حجم تحت شرائط نرمال یا استاندارد :

 بیان کننده جرم گاز در شرائط استاندارد می باشد و همچنین میتواند به عنوان جرم مخصوص گاز در نظر گرفته شود .

 

شرائط نرمال یا استاندارد :

متداولترین آن در دمای 0 درجه ساتیگراد و فشار 1013 میلی بار است

متداولترین آن در امریکا در دمای 15 درجه سانتیگراد و فشار 1013میلی بار میباشد.

 

 

 

 

 

 

 

یک روش معمول برای مقایسه حجمهای  اندازه گیری شده در نقاط مختلف تبدیل هر حجم از شرائط فرایندی به شرائط استاندارد می باشد ولی بسیار مهم است که در انتخاب شرائط استاندارد یکسان عمل کنیم در غیر اینصورت به مقدار متفاوت فوی نرمالایز شده و جرم خواهیم رسید.

 

از آنجائیکه یک NM3  از هر گازی جرم مشخص و ثابتی دارد راه دیگر بدست آوردن حجم نرمال تقسیم جرم آن گاز به جرم یک نرمال مترمکعب از آن می باشد.

 

 

 

 

 

حجم نرمال در طول تاریخ تنها راه برای مستقل کردن نتایج اندازه گیریها از شرائط پروسه بوده است و علت ان عدم وجود فلومیترهای جرمی بوده است ولی به دلیل سایقه طولانی استفاده از این روش هم اکنون نیز ازمورد استفاده قرا رمیگیرد.

 

از انجائیکه فلومیترهای جرمی با دقتهای بسیار بالا  بسیار فراگیر شده اند و نیز نتیجه اندازه گیری آنها  نیز وابسته به تفاسیر از شرائط استاندارد نیز نیست به خیل انبوه استفاده کنندگان به این فلومیترها بپیوندید.

 

 

 

 

 

---

 

محاسبه فلوی جرمی توسط فلومیتر حجمی