در این مقاله قصد داریم به روش اندازه‌گیری بومه آب و آهک با مس فلومتر کوریولیس بپردازیم در ادامه بررسی کامل و جامع این موضوع را انجام داده ایم .
در صنایع مختلف، اندازه‌گیری دقیق بومه (چگالی نسبی) دوغاب آهک و آب از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. یکی از بهترین روش‌ها برای این کار استفاده از مس فلومتر کوریولیس است که می‌تواند میزان جریان و چگالی سیال را به‌طور همزمان اندازه‌گیری کند. در این مقاله، نحوه عملکرد فلومتر کوریولیس، مزایا، نحوه اندازه‌گیری بومه آب و آهک و نکات مهم در استفاده از این روش بررسی خواهد شد.
بومه یا چگالی نسبی یک مایع، نسبت چگالی آن به چگالی آب خالص در دمای معین (معمولاً ۴ درجه سانتی‌گراد) است. این کمیت بدون بعد بوده و در صنایع مختلف برای کنترل کیفیت و ترکیب سیالات مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دوغاب آهک ترکیبی از آب و آهک هیدراته (Ca(OH)₂) است که در صنایع مختلف مانند تصفیه آب، تولید شیشه، صنایع کاغذ و فولاد استفاده می‌شود. کنترل دقیق بومه این دوغاب اهمیت بالایی دارد، زیرا:
فلومتر کوریولیس یک ابزار اندازه‌گیری جریان است که قادر است دبی جرمی، چگالی، و ویسکوزیته سیال را اندازه‌گیری کند. این فلومتر بر اساس اثر کوریولیس کار می‌کند، که یک نیروی مجازی ناشی از حرکت چرخشی زمین است.
این فلومتر دارای یک یا دو لوله‌ی خمیده است که توسط یک ارتعاش‌کننده به نوسان در می‌آیند. هنگام عبور سیال از این لوله‌ها، نیروی کوریولیس باعث تغییر در فرکانس و فاز نوسان می‌شود. این تغییرات توسط حسگرها دریافت شده و پردازش می‌شوند تا پارامترهای مختلف سیال از جمله چگالی (بومه) و دبی جرمی محاسبه شود.
قبل از اندازه‌گیری، باید موارد زیر بررسی شوند:
۱. عبور دوغاب آهک از فلومتر: دوغاب وارد لوله‌های فلومتر کوریولیس شده و تحت تأثیر نوسان قرار می‌گیرد.
2. محاسبه چگالی توسط دستگاه: با توجه به تغییرات فاز و فرکانس، چگالی (بومه) دوغاب به‌صورت مستقیم اندازه‌گیری می‌شود.
3. نمایش و ارسال داده‌ها: اطلاعات اندازه‌گیری‌شده روی نمایشگر فلومتر نشان داده شده و همچنین می‌تواند به سیستم‌های کنترلی ارسال شود.
فرمول تبدیل چگالی به بومه به‌صورت زیر است:
که در آن SG چگالی نسبی (Specific Gravity) است. چگالی نسبی از فلومتر کوریولیس استخراج شده و در این فرمول جایگذاری می‌شود.
وجود حباب‌های هوا در دوغاب می‌تواند باعث ایجاد خطا در اندازه‌گیری چگالی شود. برای جلوگیری از این مشکل، می‌توان از سیستم‌های حذف گاز و هواگیرها استفاده کرد.
تغییر دما می‌تواند چگالی را تغییر دهد، بنابراین استفاده از سیستم‌های کنترل دمایی و سنسورهای دما برای تصحیح داده‌ها ضروری است.
هم‌زدن مناسب و جلوگیری از ته‌نشینی آهک، دقت اندازه‌گیری را افزایش می‌دهد.
| روش اندازه‌گیری | دقت | قابلیت اندازه‌گیری چگالی | حساسیت به تغییر دما و ویسکوزیته | نیاز به کالیبراسیون مداوم |
|---|---|---|---|---|
| فلومتر کوریولیس | بسیار بالا | بله | کم | خیر |
| فلومتر مغناطیسی | متوسط | خیر | متوسط | بله |
| آیرومتر (چگالی‌سنج) | متوسط | بله | بالا | بله |
| روش وزنی | بالا | بله | متوسط | بله |
با وجود دقت بالای فلومترهای کوریولیس، اندازه‌گیری بومه آب و آهک با این روش همچنان با چالش‌هایی همراه است. برخی از این چالش‌ها عبارتند از:
ته‌نشینی آهک در لوله‌ها:
وجود حباب‌های هوا در دوغاب:
تأثیر دما بر چگالی:
سایش و خوردگی لوله‌ها:
فلومترهای کوریولیس در صنایع مختلف برای کنترل کیفیت و بهینه‌سازی فرآیندها مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از مهم‌ترین کاربردهای این روش عبارتند از:
در انتخاب یک فلومتر کوریولیس مناسب برای اندازه‌گیری بومه آب و آهک، باید به عوامل زیر توجه کرد:
دقت و حساسیت سنسورها
جنس لوله‌های فلومتر
قابلیت اتصال به سیستم‌های کنترلی
قابلیت کار در شرایط سخت صنعتی
در حال حاضر، چندین برند معتبر در زمینه تولید فلومترهای کوریولیس فعالیت دارند که برخی از بهترین مدل‌ها برای اندازه‌گیری بومه آب و آهک شامل موارد زیر هستند:
| برند | مدل | ویژگی‌ها | کشور سازنده |
|---|---|---|---|
| Endress+Hauser | Promass F | دقت بالا، مقاومت در برابر خوردگی | آلمان |
| Emerson | Micro Motion CMF | مناسب برای دوغاب‌های سنگین و خورنده | آمریکا |
| Siemens | SITRANS FC | قابلیت اتصال به سیستم‌های هوشمند | آلمان |
| PrismaTech | PTmass | دقت بالا , پایداری طولانی‌مدت، مقاوم در برابر ارتعاشات و خوردگی | ایران |
در جدول زیر، مزایا و معایب روش‌های مختلف اندازه‌گیری بومه دوغاب آهک آورده شده است:
| روش | دقت | نیاز به نگهداری | حساسیت به تغییرات دما | قابلیت اندازه‌گیری همزمان دبی و چگالی |
|---|---|---|---|---|
| فلومتر کوریولیس | بسیار بالا | کم | کم | بله |
| فلومتر مغناطیسی | متوسط | متوسط | متوسط | خیر |
| آیرومتر (چگالی‌سنج دستی) | پایین | زیاد | زیاد | خیر |
| روش وزنی | بالا | زیاد | متوسط | خیر |
فلومتر کوریولیس با استفاده از اثر کوریولیس، تغییرات در ارتعاش لوله‌های خود را اندازه‌گیری کرده و از این طریق چگالی (بومه) و دبی جرمی سیال را محاسبه می‌کند. بومه از چگالی نسبی استخراج شده و با استفاده از فرمول‌های خاص به مقدار مورد نظر تبدیل می‌شود.
بله، این فلومتر برای سیالاتی که شامل ذرات جامد هستند مناسب است، اما باید اطمینان حاصل شود که دوغاب کاملاً همگن است و ته‌نشینی در لوله‌ها اتفاق نمی‌افتد. استفاده از میکسرهای مناسب و سیستم‌های هواگیری می‌تواند دقت اندازه‌گیری را بهبود بخشد.
بله، تغییر دما می‌تواند چگالی سیال را تغییر دهد، اما اکثر فلومترهای مدرن دارای سنسورهای دما هستند که می‌توانند تغییرات دمایی را تصحیح کرده و مقدار دقیق بومه را ارائه دهند.
به دلیل عدم وجود قطعات متحرک، این فلومترها نیاز به نگهداری زیادی ندارند. تنها تمیزکاری دوره‌ای لوله‌ها و بررسی کالیبراسیون برای حفظ دقت توصیه می‌شود.
بله، اما باید از متریال‌های مقاوم در برابر خوردگی مانند استنلس استیل 316L یا روکش‌های ضدسایش استفاده شود تا طول عمر فلومتر افزایش یابد.
برندهای معتبر شامل:
خیر، این فلومترها به تغییرات فشار حساس نیستند، زیرا اندازه‌گیری بر اساس تغییرات جرم و چگالی انجام می‌شود.
بله، این فلومترها برای طیف گسترده‌ای از سیالات مانند اسیدها، حلال‌ها، روغن‌ها، سوخت‌ها و حتی گازهای فشرده قابل استفاده هستند، به شرطی که جنس لوله‌های فلومتر مناسب انتخاب شود.
