อัตราการไหลของของไหลถูกวัดได้อย่างไร?
ของเหลวและแก๊ส เป็นสถานะของสสารสามารถไหลได้ ทั้งสองจึงถูกเรียกรวมๆว่า ของไหล (Fluid)
อัตราการไหล มีค่าเท่ากับมวลที่เคลื่อนผ่านจุดหนึ่งๆในช่วงระยะเวลาหนึ่ง หรืออาจบอกเป็นปริมาตรของไหลที่เคลื่อนที่ผ่านช่วงระยะเวลาหนึ่งก็ได้ การวัดอัตราการไหลนั้น มีความสำคัญต่องานหลายด้าน ทั้งโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ การวัดน้ำที่ไหลผ่านท่อประปา จนถึงการทดลองทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งสามารถทำได้หลายวิธี ตัวอย่างเช่น
- การวัดเชิงกล (Mechanical flowmeters)
การไหลจะทำให้ชิ้นส่วนของอุปกรณ์การวัดเกิดการหมุน
ชิ้นส่วนที่หมุนนั้นมีลักษณะที่แตกต่างกันออกไป บางอุปกรณ์อาจมีลักษณะเป็นกังหัน เกียร์ หรือ สกรู ฯลฯ แต่หลักการรวมๆแล้วเหมือนกันหมดคือ ยิ่งอัตราการไหลมากก็ยิ่งทำให้ชิ้นส่วนหมุนเร็ว ในลักษณะเดียวกับกังหันลมที่หมุนอย่างรวดเร็วเมื่อกระแสลมแรง อัตราการหมุนของชิ้นส่วนอุปกรณ์จะนำไปสู่การหาอัตราเร็วของการไหลได้
- การวัดด้วยความดัน (Pressure-based meters)
เป็นการวัดผลต่างความดันของของไหลที่เกิดขึ้นตาม หลักของแบร์นูลลี (Bernoulli's principle) ตัวอย่างเช่น ท่อเวนทูรี (venturi tube) ที่เมื่อของไหลเคลื่อนผ่านท่อที่มีพื้นที่หน้าตัดต่างกัน จะทำให้อัตราการไหลและความดันเปลี่ยนแปลงไป เมื่อทำการวัดผลต่างความดันที่เกิดขึ้นจะทำให้นำมาคำนวณหาอัตราการไหลได้
Pitot tube เป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดอัตราการไหลของอากาศรอบๆเครื่องบิน โดยปลายท่อจะหันปะทะอากาศโดยตรงเพื่อวัดความดัน ส่วนรอบๆท่อจะวัดความดันอากาศโดยรอบ เมื่อนำค่าความดันทั้งสองมาวิเคราะห์จะทำให้ได้อัตราการไหลของอากาศที่ปะทะปลายท่อโดยตรงได้
- การวัดด้วยสนามแม่เหล็ก (Magnetic Flowmeters)
เป็นการสร้างสนามแม่เหล็กผ่านเข้าไปในของไหล เมื่อของไหลที่สามารถนำไฟฟ้าได้ (เช่น น้ำที่มีไอออนละลายอยู่) เคลื่อนที่ผ่านจะทำให้เกิดความต่างศักย์ขึ้นภายในท่อ อัตราการไหลยิ่งเร็วก็ยิ่งทำให้ความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นมาค่ามาก ซึ่งเซนเซอร์ภายในท่อจะทำการวัดความต่างศักย์แล้วคำนวณหาอัตราการไหลได้
- การวัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (Ultrasonic flow meters)
ใช้การสร้างคลื่นเสียงผ่านเข้าไปในของไหล 2 ทิศทาง ทิศทางหนึ่งตามกระแสการไหล ส่วนอีกทิศทางสวนกระแสการไหล คลื่นเสียงที่เคลื่อนที่ในทิศตามกระแสจะเร็วกว่าคลื่นเสียงที่สวนกระแส เมื่อจับเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียงทั้งสองนี้จะสามารถนำมาคำนวณหาอัตราเร็วเฉลี่ยของการไหลได้
Ultrasonic flow meters
ยังมีวิธีการวัดอัตราการไหลที่น่าสนใจอีกหลายวิธีที่ไม่ได้กล่าวถึงในบทความนี้ และนักวิจัยก็พัฒนาวิธีการวัดอัตราการไหลให้ครอบคลุมระบบต่างๆมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งการศึกษาวิธีต่างๆให้รอบด้านจะช่วยประกอบการตัดสินใจเลือกใช้วิธีการวัดที่เหมาะสมกับงานของเราได้เป็นอย่างดี
ติดตามความรู้และอินโฟกราฟิกด้านการวัด การเทียบมาตรฐาน ได้ที่ สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ
อ้างอิง
- 6
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
