فلومتر جرمی دستگاهی است که برای اندازه گیری مستقیم دبی جرمی یک سیال (شامل مایعات، گازها یا دوغاب ها) استفاده می شود. این نوع فلومتر بر خلاف فلومترهای حجمی (مثل مغناطیسی یا ورتکس) که دبی حجمی (لیتر یا متر مکعب بر ساعت) را اندازه می گیرند، مقدار جرم عبوری سیال در واحد زمان (کیلوگرم بر ساعت یا پوند بر دقیقه) را اندازه گیری می کند.
در بسیاری از فرآیندهای صنعتی و شیمیایی، جرم سیال (به جای حجم) اهمیت حیاتی دارد. به عنوان مثال، در واکنش های شیمیایی یا اختلاط مواد، نسبت های استوکیومتری بر اساس جرم مواد ورودی تعیین می شوند. دبی حجمی سیالات (به خصوص گازها) به شدت تحت تأثیر تغییرات دما و فشار قرار می گیرد (چگالی تغییر می کند). اما دبی جرمی از این تغییرات تأثیر نمی پذیرد و اندازه گیری پایدارتر و دقیق تری ارائه می دهد.
رایج ترین و دقیق ترین نوع فلومتر جرمی، فلومتر جرمی کوریولیس است که بر اساس قانون حرکت نیوتن و نیروی کوریولیس عمل می کند.
نحوه ی کار:
-
لرزش ایجاد شده: درون فلومتر، یک یا چند لوله اندازه گیری وجود دارد که توسط یک محرک (اکچویتور) به صورت ارتعاش یا لرزش دائمی در یک فرکانس خاص و کنترل شده در می آیند.
-
ایجاد نیروی کوریولیس: وقتی سیال وارد لوله ی مرتعش می شود، نیروی کوریولیس بر آن اعمال می شود. این نیرو باعث می شود که لوله ها دچار یک پیچش یا تغییر شکل (دِفُرمگی) شوند.
-
اندازه گیری اختلاف فاز: دو حسگر در دو طرف لوله مرتعش، زمان و موقعیت لرزش لوله ها را ثبت می کنند. اگر دبی وجود نداشته باشد، لوله ها به صورت هماهنگ (هم فاز) می لرزند. اما وقتی جریان وجود دارد، پیچش ناشی از نیروی کوریولیس باعث ایجاد اختلاف فاز یا تأخیر زمانی بین لرزش دو نقطه می شود.
-
محاسبه جرم: این اختلاف فاز اندازه گیری شده مستقیماً متناسب با دبی جرمی سیال عبوری است.
فلومتر کوریولیس علاوه بر دبی جرمی، می تواند چگالی و در برخی مدل ها دمای سیال را نیز به طور همزمان اندازه گیری کند.
کاربردها فلومتر جرمی
فلومترهای جرمی کوریولیس به دلیل دقت بالا و توانایی اندازه گیری دبی جرمی واقعی، در کاربردهای بسیار دقیق و حساس استفاده می شوند:
-
صنایع نفت و گاز: اندازه گیری دقیق جرمی گاز طبیعی، نفت خام و محصولات پالایش شده در نقاط تحویل و تبادلات تجاری (به دلیل حساسیت قیمت به جرم).
-
صنایع غذایی و نوشیدنی: کنترل دقیق اختلاط و بچینگ مواد اولیه (مانند طعم دهنده ها، شکر یا چربی) بر اساس جرم برای حفظ کیفیت محصول.
-
صنایع شیمیایی و دارویی: اندازه گیری دبی مواد ورودی به رآکتورها و فرآیندهای شیمیایی که در آن ها نسبت های جرمی بسیار حیاتی هستند.
-
اندازه گیری دوغاب و مواد ویسکوز: مناسب برای اندازه گیری سیالاتی که چگالی و ویسکوزیته ی آنها متغیر است، مانند آسفالت، شکلات، رنگ ها یا دوغاب های معدنی.
مزیت کلیدی: قابلیت اندازه گیری دقیق و همزمان دبی جرمی و چگالی، این فلومتر را به یکی از دقیق ترین و کاربردی ترین ابزارها در فرآیندهای حساس تبدیل کرده است.