امروز: پنج شنبه 12 تیر ماه 1399 ساعت: 

دما چیست؟

 

دما چیست؟

دما چیست و برای سنجش آن چه باید بکنیم ؟ آیا تا بحال به اینکه دما چیست فکر کرده اید؟ دما نشانه ای از سرعت متوسط مولکول های تشکیل دهنده یک جسم می باشد. در واقع میتوان گفت که دما کمیّتی است که بدلیل اختلاف آن میان دو جسم متصل به هم و یا دو نقطه از یک جسم، باعث انتقال خود به خودی گرما از جسم با دمای بیشتر، به جسم با دمای کمتر می شود. به عبارت ساده تر میتوان اینگونه تعریف کرد که دما، معیاری برای گرمی یا سردی اجسام است. وقتی به جسمی گرما می دهیم جنبش مولکولی و انرژی جنبشی داخلی آن افزایش می یابد که به صورت افزایش دما نمایان می شود. برعکس گرفتن گرما از جسم باعث می شود سرعت مولکول ها و دمای جسم کاهش یابد. جهت اندازه گیری دما بایستی ترمومتر در اختیار داشته باشیم که جهت تهیه و خرید ترمومتر بایستی چندین نکته را قبل از خرید ترمومتر تماسی یا غیر تماسی که همان ترمومتر لیزری است بدانیم. بطور مثال برای اندازه گیری دما محیط به ترمومتر محیطی و برای سنجش دما گوشت به ترمومتر نفوذی و برای سنجش دما از راه دور بایستی ترمومتر لیزری و یا ترموویژن تهیه کرد. در زیر به اختصار توضیح در مورد دما و بعضی موارد وابسته دما توضیحاتی می دهیم. 

اندازه گیری و کنترل دمااندازه گیری و کنترل دمای سیال را می توان یکی از مهمترین عامل های مورد توجه در صنایع فرایندی به شمار آورد. کنترل دما در واکنش های شیمیایی بر کیفیت محصول اثر قابل ملاحظه ای داشته و تجهیزاتی همچون موتورها، پمپ ها، راکتورها، مخازن، دیگ های بخار، توربین ها و کمپرسورها نیازمند سنجش دمایی جهت محافظت و بهبود عملکرد خود می باشند. گاهی لزوم دقت در اندازه گیری دما در یک واحد شیمیایی که عملیات شکست مولکولی در آن اتفاق می افتد تا حدی است که حتی با اختلاف یک درجه سانتیگراد ممکن است عملیات شیمیایی به درستی انجام نپذیرفته و محصول نهایی هیچ یک از ویژگی های مورد نیاز اولیه را دارا نباشد. امروزه به صورت کلی از چهار روش برای اندازه گیری دما استفاده می شود که هر یک با توجه به شرایط فرایندی و دقت اندازه گیری در جایگاه های مختلف صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند:

 

ترمومتر مارمونیکس

۱- استفاده از اجسامی که با تغییرات دمایی برخی از مشخصات فیزیکیشان مانند طول یا حجم تغییر می نماید به عنوان سنسور دما، یکی از متداول ترین این روشهاست، سنسورهای Bimetal و یا دماسنج های جیوه ای از پرکاربردترین حسگر های مورد استفاده در این نوع دماسنج به شمار می روند.

۲- برخی دیگر از سنسورها با تغییر دما مقاوت الکتریکی خود را تغییر می دهند این خصوصیت منحصر به فرد نیز به عنوان ابزاری جهت اندازه گیری دما مورد استفاده قرار می گیرد. RTD یا دماسنج های مقاومتی از این دسته تجهیزات می باشند.

در ذیل به بررسی انواع دماسنج ها و روش عملکرد آنها پرداخته و اشاره ای گذرا نیز به تجهیزات مورد استفاده در آنها می نماییم:

دماسنج  انبساطی

 

 

- دماسنج های انبساطی:

۱- دماسنج های گازی (Gas Actuated Thermometer):

در این نوع دماسنج ها هنگامیکه مایع یا گاز خنثی محبوس درون حباب، در اثر مجاورت با سیال و انتقال گرما منبسط می شوند به درون لوله باریکی به نام: Capillary Tube هـــــدایت شده و پس از آن وارد تیوب ارتجاعی و مارپیچی شکلی (Bourdon Tube) می شوند. این تیوب متصل به عقربه نشانگر بوده و انتهای آن بسته است. در اثر فشار ناشی از انبساط ، شعاع تیوب ارتجاعی مارپیچ بزرگتر شده و باعث حرکت عقربه نشانگر بر روی صفحه مدرج و نشان دادن دما می گردد.

 

دماسنج های دو فلزی (Bimetal Thermometer)

۲- دماسنج های دو فلزی (Bimetal Thermometer):

سنسورهای این نوع دماسنج ها از دو فلز فنری متصل به هم (عموما "از آلیاژهای آهن و نیکل) با ضریب انبساط گرمایی متفاوت تشکیل شده است تادر اثر انتقال گرما افزایش طولی به یک میزان رانداشته باشند. تفاوت در افزایش طول، در صورتیکه یک سر فنر به صورت ثابت اتصال یابد موجب چرخش فنر و انتقال آن به عقربه نمایشگر می شود که به این ترتیب می توان میزان افزایش دما را اندازه گیری نمود. بخش سنسور عموما" به شکل یک میله استوانه ای (Stem) ساخت می شود که جهت جلوگیــــری از تماس مســـتقیم با ســـیال و خوردگــــی و قابلــــیت تعویض آســان آن، درون یک غلاف اســتوانه ای فلزی ( Thermo well) قرار می گیرد. از آنجاییکه لرزش های شدید و مداوم، کالیبراسیون این تجهیزات را بر هم می زنند؛ چنانچه ناگزیر از نصب نشان دهنده های دما در چنین شرایطی باشیم باید محفظه نمایشگر را با مایعی (که در صورت نشتی ترکیب آن با سیال خطری ایجاد نکند) پر نمود. سنسورهای بی متال ساده ارزان و با دوام بوده و بیشتر جهت نمایشگرهای محلی استفاده می شوند. برخی از سوییچ های دما نیز با همین فناوری کار می کنند با این تفاوت که نمایشگر با یک سوییچ کوچک جایگزین می شود. از معایب آنها نیز می توان به دقت نه چندان بالای آنها اشاره نمود؛ همچنین این تجهیزات به منظور ارسال سیگنال الکتریکی به سیستم کنترل نیز به کار نمی روند.

 

دماسنج مقاومتی

دماسنج های مقاومتی

۱- دماسنج های مقاومتی (Resistance Temperature Detector)

از قابلیت تغییر مقاومت الکتریکی برخی فلزات در اثر تغییرات دما و امکان اندازه گیری این تغییرات بوسیله مدارهای الکتریکی همچون مدار پل وتسون ؛ در دماسنج های مقا ومتی به عنوان عاملی جهت اندازه گیری دما استفاده می گردد. سنسور این دماسنج ها که به صورت مختصر RTD نیز نامیده می شوند به دلیل نیاز به داشتن مقاومت بالا به صورت سیم پیچ ساخت می گردند و نیز از آنجاییکه هوا هادی خوبی جهت انتقال گرما نمی باشد ما بین پوشش فلزی و سنسور در این دماسنج ها از پودر سرامیک استفاده می نمایند. جهت ساخت سنسورها از فلزات مختلفی استفاده می شود لیکن از پر کاربرد ترین آنها می توان به پلاتین اشاره نمود. مقاومت این فلز در اثر تغییر دما به صورت خطی تغییر نموده و از آنجاییکه مقاومت آن در دمای صفر درجه معادل 100 اهم می باشد وسنسور اکثر این نوع تجهیزات از همین فلز ساخته می شود (فلز نیکل در درجه دوم قرار دارد) گاها" به این نوع سنسورهای مقاومتی PT 100 هم اطلاق می شود. سنسورهای دمایی که در محدوده میانی کار می کنند و جزو پایدارترین و دقیق ترین سنسورها می باشند تا جاییکه در بعضی موارد دقت آنها تا 00001/ 0 درجه ساتیگراد بالا می رود. مهمترین ایراد این سنسورها تولید گرما در مجموعه سنسور و سیم های ارتباطی آن می باشد که این گرمای تولیدی به عنوان یک مقدار مثبت به دمای اندازه گیری شده اضافه می شود. جهت افزایش دقت می توان از سنسورهای سه سیمه و یا چهار سیمه استفاده نمود در این حالات از تاثیر مقاومت یکی از سیم های رابط و یا همه آنها حذف می شود.

 

۲- ترمیستور با ضریب دمایی منفی یا مثبت(Negative or Positive Temperature Coefficient)

نوع دیگری از سنسورهای مقاومتی هستند که بر اساس فناوری نیمه هادی طراحی شده اند. در حالت ضریب حرارتی مثبت (PTC) مقاومت الکتریکی با افزایش دما افزایش و با کاهش آن کاهش می یابد اما در مدل ضریب حرارتی منفی (NTC) مقاومت الکتریکی با افزایش دما کاهش و با کاهش آن افزایش می یابد. این نوع دماسنج ها عمدتا" به منظور حفاظت از سیم پیچ موتور در یرایر افزایش دما در بدنه موتورهای الکتریکی بزرگ استفاده می شوند.

 

دماسنج های ترموالکتریکی

ترموکوپل

ترموکوپل (Thermocouple):

اساس عملکرد در این نوع دماسنج ها پدیده ترمو الکتریک می باشد. بر اساس این پدیده که کاشف آن توماس سیبک بوده است در صورتیکه محل اتصال دو فلز غیر همنام تحت تاثیر گرما قرار بگیرد یک ولتاژ الکتریکی متناسب با دمای نقطه اتصال و در حد میلی ولت در دو سر آن ها ایجاد می شود که آن را به افتخار کاشف این امر ولتاژ سیبک می نامند. هر چند که از لحاظ تئوری هر دو فلز غیر همنام می توانند در نقش ترموکوپل عمل کنند اما مـــــعروف ترین و پر کاربرد ترین ترموکوپل ها نوع های : 
J(Iron& Constanta);K(Chromel &Alumel);N(Nicrosil&Nisil);R(Platinum 13% Rhodium& Platinum);S(Platinum 10% Rhodium& Platinum);T(Copper& Constantan); E(Chromel & Constantan; می باشد. نکته مهم در نصب ترموکوپل ها رعایت جهت مثبت و منفی ولتاژ خروجی آنها می باشد این تجهیزات بسیار ساده بوده و نیازی به تغذیه جداگانه ندارند؛ از دماسنج های مقاومتی ارزانتر بوده و محدوده دمایی Cº-200 تا Cº1500 را پوشش می دهند و زمان اندازه گیری سریعتری نسبت به دما سنج های مقاومتی دارا می باشند.

 

دماسنج های لیزری

دماسنج های لیزری

در مواردی که تماس سنسور با سیال امکان پذیر نباشد ( مثلا هنگامیکه تجهیز متحرک بوده و یا با دمای بسیار بالا کار کند) از سنسورهای تشعشعی یا لیزری استفاده می شود. حسگر های این تجهیزات در اثر تغییر انرژی تابشی اجسام در اثر تغییر دما کار می کنند. حسگر های نوری در صورتیکه به درستی کالیبره شوند ترمومتر لیزری مارمونیکس می تواند محدوده دمایی تا Cº4000 را اندازه گیری نمایند و همچنین قابلیت اتصال به کامپیوتر را نیز داراست.

 

 

 

 




  • وضعیت
  • جدیدترین
  • پربازدیدترین
  • پرفروشترین
  • ارزانترین
  • گرانترین
ثبت سفارش
تعداد
عنوان