معدل التدفق الشامل مقابل معدل التدفق: التحليل المقارن والحقائق


الفهم السليم لـ معدل التدفق الشامل يعد Vs Flow Rate ضروريًا لتحديد أداة التدفق المناسبة لتطبيق معين.

يمكن تعريف معدل التدفق الكتلي على أنه كتلة مائع ، قد يكون سائلًا أو غازًا ، يتدفق عبر منطقة مقطعية خلال فترة زمنية. وبالمثل ، يمكن تعريف معدل التدفق على أنه حجم السائل الذي قد يكون سائلًا أو غازًا يتدفق عبر منطقة مقطعية معينة لكل وحدة زمنية.

لماذا تدفق شامل وقياس معدل التدفق الحجمي حقائق مهمة في صناعة العمليات؟

يعد القياس الدقيق للسائل المتدفق عبر مجرى الهواء ، سواء كان غازًا أو سائلًا ، معلمة مهمة في العديد من الصناعات.

  • يعتبر اتخاذ القرار بشأن السوائل الصحيحة بكمية دقيقة وفي الوقت المناسب أمرًا إلزاميًا لإجراء العملية.
  • يؤثر قياس التدفق الدقيق على جودة المنتج وصحته وسلامته.
  • قد تحدث حالة مدمرة بسبب القياس الخاطئ للتدفق أثناء العملية.
  • كما أنه يساعد في الإشراف على الأصول من خلال تنظيم حركة السوائل أو الحفاظ على كمية متوازنة في الخزان.
  • يعتمد دخل الصناعة على القياس الصحيح للكتلة و تدفق الحجم معدل.

ما هو معدل التدفق الشامل؟

الكتلة هي مقدار المادة الموجودة في مادة ما ويتم التعبير عنها غالبًا بالوزن مثل جم ، كجم ، رطل ، طن ، إلخ.

معدل التدفق الشامل هو الرقم من جزيئات المائع تمر عبر منطقة المقطع العرضي للأنبوب خلال فترة زمنية معينة. يتم الإشارة إليه بواسطة (م نقطة).

  ṁ = الكتلة / الوقت = م / ر

وحدات معدل التدفق الكتلي شائعة الاستخدام هي كيلوغرام / ثانية أو رطل / ساعة.

يمكن تمثيل التدفق الشامل بالصيغة التالية:

الكتلة = الكثافة × الحجم = الكثافة × المنطقة × السرعة

ṁ = ρ أ ضد

أين

ṁ = معدل التدفق الشامل في كجم / ثانية

ρ = الكثافة بالكيلو جرام / م 3

أ = مساحة / قسم الأنبوب أو القناة بالمتر المربع

ت = السرعة في م / ث

ما هو حجم التدفق؟

معدل التدفق الحجمي أو معدل السائل يعطي تدفق بعض الحجم من أي سائل عبر منطقة المقطع العرضي لكل وحدة زمنية ويُشار إليه بالرمز Q أو V.

معدل التدفق الحجمي المعروف أيضًا باسم معدل التدفق الفعلي يشير إلى حجم السائل المتدفق عبر مجرى الهواء أو الأنبوب لكل وحدة زمنية. الوحدات المختلفة لمعدل التدفق هي متر مكعب في الثانية ، سم مكعب في الدقيقة ، لتر في الدقيقة ، إلخ.

إذا أخذنا في الاعتبار صنبور المطبخ ، فإن كمية الماء (باللتر أو المتر المكعب) تتدفق عبر الصنبور خلال فترة زمنية معينة (بالثانية أو الدقيقة) ، فيمكن اعتبار هذه الكمية من تدفق المياه بمثابة معدل تدفق الحجم. ينطبق هذا المصطلح دائمًا على الغازات والسوائل.

يمكن تمثيل التدفق الحجمي بالصيغة التالية:

س = V / ر

أين

س = معدل تدفق الحجم م3/ s أو L / s.

V = حجم السائل باللتر أو المتر المكعب

= متوسط ​​سرعة التدفق (يتم أخذ متوسط ​​القيمة في الاعتبار لأن سرعة كل جزء من السائل تختلف) م / ث

أ = مساحة المقطع العرضي التي يشغلها المائع المتحرك م2

= مساحة المقطع العرضي × متوسط ​​السرعة

معدل التدفق الشامل مقابل معدل التدفق
معدل تدفق الحجم

معدل التدفق الشامل مقابل معدل التدفق

مفهوم معدل التدفق الشامل مقابل معدل التدفق هو المعلمة المهمة لضمان التشغيل الآمن والسلس والفعال من حيث التكلفة لعمليات التحكم في السوائل.

الفرق بين الكتلة معدل التدفق والحجم معدل التدفق

معدل التدفق الشاملمعدل تدفق الحجم
الكتلة الفعلية للسائل الذي ينتقل عبر أداة قياس لكل وحدة زمنيةحجم السائل الذي يمر عبر أداة قياس لكل وحدة زمنية.
يفضل في حالة الدقة العالية مع تصنيف ضغط مرتفعيفضل بشكل عام عندما لا تكون الدقة العالية ضرورية.
لا يوجد تغيير في معدل التدفق الشامل مع تغير الضغط ودرجة الحرارة.تغييرات في معدل التدفق يحدث مع الضغط وتغيرت درجة الحرارة.
صيغة لمعدل التدفق الكتلي ، ṁ = الكثافة × مساحة المقطع العرضي × السرعة  معادلة معدل تدفق الحجم ، Q = مساحة المقطع العرضي x Av. ● السرعة
يقاس التدفق الكتلي بالكيلوغرام / ثانيةيقاس معدل التدفق الحجمي باللتر / الثانية أو المتر المكعب / الثانية.
الجدول: معدل التدفق الشامل معدل التدفق مقابل

العلاقة بين معدل التدفق الشامل ومعدل التدفق الحجمي

نحن نعلم ذلك،

م = ρ.V Eq1

حيث م = الكتلة

ρ = الكثافة

V = الحجم

إذا ضربنا كلا طرفي المعادلة (1) مع الوقت ، t ، فسنحصل على ذلك

م / ر = ρ.V / t

ṁ = ρ.Q Eq2

حيث ṁ = معدل التدفق الشامل

س = معدل تدفق الحجم

لكن Q = معدل التدفق الحجمي = منطقة المقطع العرضي (A) x متوسط ​​السرعة

من اي كيو (2)

مكافئ 3

مقارنة بين معدل التدفق الشامل مقابل قياس معدل التدفق

التكلفة بين قياس التدفق الكتلي وقياس تدفق الحجم كبيرة جدًا.

هناك فرق كبير بين معدل تدفق الكتلة وأجهزة قياس معدل تدفق الحجم من حيث التكلفة ، وعمومًا يكون مقياس التدفق الكتلي مكلفًا مقارنةً بمقاييس تدفق الحجم.

 لكن المصروفات الإضافية ترتبط بمقاييس تدفق الحجم حيث يتعين علينا شراء وتركيب بعض أجهزة قياس درجة الحرارة والضغط للحصول على القيمة الصحيحة.

الميزة المرتبطة بقياس معدل التدفق الكتلي هي عندما يتم قياس معدل تدفق الكتلة للسائل ، لا تتقلب كتلة أو وزن المائع مع تغير الضغط ودرجة الحرارة.

من أجهزة قياس التدفق الكتلي ، نحصل على بيانات أكثر موثوقية ودقيقة مقارنة بأجهزة قياس معدل التدفق.

اعتمادًا على المتطلبات (مثل الرغبة في قياس مجموعة الحجم أو عدد الجزيئات) للتطبيق ، قررنا استخدام تدفق الكتلة أو معدل التدفق الحجمي للسائل.

كتلة يظل معدل التدفق ثابتًا بغض النظر عن التغيير في الضغط ودرجة الحرارة. تُفضل أدوات التدفق الكتلي أحيانًا على أدوات التدفق الحجمي نظرًا لقدرتها على القياس والتحكم في حركة جزيئات الغاز بدقة أثناء الدخول والخروج من العملية.

أمثلة على تطبيقات التدفق الشامل هي

تستخدم تطبيقات خلط الغاز ، وتطبيقات نقل الوصاية ، وتصنيع الألياف الضوئية ، وتدفق الكتلة لتنظيم مستويات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في المفاعلات الحيوية ، وتستخدم أجهزة التدفق الكتلي في تطبيق التحكم في الموقد ، إلخ.

 أمثلة على قياس التدفق الحجمي

لمراقبة الهواء المحيط والحفاظ على النظافة الصناعية هما التطبيقان اللذان يستفيدان من التدفق الحجمي. الهدف الرئيسي في كل تطبيق هو حساب عدد جزيئات الهواء في حجم معين من الهواء في ظل ظروف محيطة معينة.

أجهزة التدفق الشامل وأجهزة التدفق الحجمي

يعتمد المبدأ المستخدم لقياس التدفق أيضًا على خدمة المائع المراد قياسه.

تختلف مبادئ قياس التدفق سواء على أساس الكتلة أو الحجم بشكل كبير وكذلك مستوى الدقة وتكلفة جهاز القياس.

تقيس غالبية أجهزة التدفق التدفق باستخدام مبدأ نظرية برنولي التي تحسب سرعة السائل عن طريق قياس هبوط الضغط بين نقطتين متتاليتين في مسار التدفق.

تعد عدادات تدفق الضغط التفاضلي (نوع DP) هي أجهزة قياس التدفق الأكثر استخدامًا في الصناعة ، حيث يُسمح للسائل بالمرور عبر لوحة فتحة التدفق ويتم قياس الضغط التفاضلي عبر الفتحة لحساب التدفق.

تعمل عدادات تدفق الفنتوري وعدادات تدفق الأنبوب أيضًا على مبدأ مماثل.

الجهاز الوحيد الذي يقيس التدفق عن طريق قياس حجمه هو النزوح الإيجابي أو عداد PD. يتمتع هذا الجهاز بمستويات دقة جيدة جدًا ويستخدم على نطاق واسع في تطبيقات نقل الحجز بشكل رئيسي في خدمة النفط والغاز.

الأجهزة التالية تقيس التدفق الحجمي:

  1. متر الإزاحة الإيجابية
  2. عدادات تدفق التوربينات
  3. لوحات الفوهة
  4. فينتوريس
  5. متر دوامة
  6. أنابيب البيتوت
  7. مقاييس الدوران
Venturis ؛ حقوق الصورة: بخاخات
مقياس الدوران. حقوق الصورة: تدفق متر.بيز

مقارنة بالتدفق الحجمي ، فإن عدد التكنولوجيا المتاحة لقياس التدفق الشامل مباشرة محدودة. أكثرها شيوعًا هو مقياس كوريوليس ، الذي يقيس اهتزاز السائل أثناء مروره عبر الأنبوب.

يعمل مقياس تدفق الكتلة الحرارية على مبدأ قياس معدل تدفق الحرارة عبر السائل المتدفق.

تعمل عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية على مبدأ قياس سرعة الموجات الصوتية في السائل لقياس سرعة السائل.

الأجهزة التالية تقيس التدفق الشامل:

  1. عدادات تدفق كوريوليس
  2. مقاييس تدفق الكتلة الحرارية
  3. عدادات بالموجات فوق الصوتية (تدفق كتلة غير مباشر)
متر فوق الصوتية رصيد الصورة: البروكس

سانجيتا داس

أنا سانجيتا داس. لقد أكملت درجة الماجستير في الهندسة الميكانيكية مع التخصص في محرك IC والسيارات. لدي حوالي عشر سنوات من الخبرة في الصناعة والأوساط الأكاديمية. يشمل مجال اهتمامي محركات IC والديناميكا الهوائية وميكانيكا السوائل. يمكنك التواصل معي على https://www.linkedin.com/in/sangeeta-das-57233a203/

آخر المقالات