Co to są czujniki przepływu cieczy?
Czujniki przepływu cieczy, czasami nazywane również przepływomierzami masowymi, są urządzeniami przeznaczonymi do pomiaru prędkości przepływu cieczy, która przechodzi z góry określonego punktu w rurze lub innym medium transmisyjnym. Czujniki przepływu mają wiele różnych możliwości w zależności od zastosowania. Niektóre są w stanie zmierzyć bardzo małe prędkości przepływu wynoszące 40 mikrolitrów na minutę lub mniej więcej wielkość jednej kropli wody.
Istnieją dziesiątki różnych metod działania czujników przepływu cieczy w przepływomierzach. Przepływomierze różnicowe ciśnieniowe stawiają przeszkodę w rurze, a powstający spadek ciśnienia w miarę przepływu cieczy wokół równania Bernoulliego jest stosowany do zachowania energii w dynamice płynów w celu obliczenia natężenia przepływu. Czujnik przepływu wody z płyty kryzowej wykorzystuje również rurkę blokującą w rurze i porównuje ciśnienie w górę prędkości przepływu cieczy z jej ciśnieniem poniżej, w którym płyn jest zwężany przez płytkę. Czujniki przepływu cieczy z kryzą są tańsze niż mierniki różnicy ciśnień i mogą być używane do pomiaru szerokiej gamy rodzajów przepływu płynu.
Czujniki przepływu cieczy z rurki Venturiego stosuje się tam, gdzie spadki ciśnienia są niższe i trudniejsze do pomiaru przez czujniki z kryzą. Działają poprzez faktyczne zmniejszenie średnicy rury i na tej podstawie obliczają przepływ różnicowy. Dysze przepływowe to kolejna konstrukcja związana z czujnikami rurkowymi Venturiego, które są częściej stosowane do pomiaru przepływu gazu lub innego powietrza w rurze.
Rotametry i mierniki prędkości działają poprzez bezpośredni pomiar przepływu płynu w takiej czy innej formie. W przypadku rotametru pływak w rurze unosi się w oparciu o ciśnienie w górę i wypór w stosunku do siły ciężkości skierowanej w dół, a wysokość pływaka służy do obliczania prędkości przepływu. Przepływomierz mierzy prędkość przepływu płynu w kilku punktach rury i oblicza ogólną średnią.
Istnieje kilka innych popularnych typów czujników przepływu cieczy. Przepływomierze kalorymetryczne wykorzystują dwa blisko umieszczone czujniki temperatury w kontakcie z płynem, ale izolowane od siebie. Jeden czujnik jest podgrzewany, a spadek temperatury na drugim czujniku można wykorzystać do określenia prędkości przepływu cieczy.
Częste są również mechaniczne czujniki przepływu cieczy, takie jak przepływomierze turbinowe i przepływomierze wirowe. Turbiny mierzą przepływ w oparciu o obracające się łopatki na urządzeniu, a modele wirowe wytwarzają wiry pod niskim ciśnieniem w porównaniu z regularnym natężeniem przepływu cieczy. Przepływomierze wyporowe wykorzystują również wirujące łopatki, takie jak turbiny, ale precyzyjnie dopasowane wirniki są zamiast tego instalowane w wielu punktach, a objętość cieczy, która przepływa między nimi w określonych odstępach czasu, jest rejestrowana poprzez zliczanie obrotów łopatek.
Istnieją również wyrafinowane czujniki przepływu cieczy, które w ogóle nie wymagają bezpośredniego pomiaru cieczy. Niektóre z nich obejmują przepływomierze elektromagnetyczne, które mierzą efekt indukcji elektromagnetycznej. Gdy przewód cieczy, taki jak woda, przemieszcza się przez rurę, cewki magnetyczne na jej zewnątrz wytwarzają napięcie, które jest wprost proporcjonalne do prędkości przepływu cieczy. Przepływomierze ultradźwiękowe i dopplerowskie również pośrednio obliczają natężenie przepływu, mierząc zmiany w częstotliwościach dźwięku, na które wpływa zarówno prędkość, jak i kierunek przepływu płynu.