فنی مگ
0

ترموول: بررسی ساختار، کاربرد، انواع و روش نصب

ترموول: بررسی ساختار، کاربرد، انواع و روش نصب
بازدید 308

اغلب اندازه‌گیری‌های دقیق دما زمانی انجام می‌شود که سنسور دما در تماس مستقیم با جریان فرایند باشد. این جریان می‌تواند خورنده یا فرساینده باشد و باعث تخریب سریع سنسور بدون پوشش شود. یک راه متداول برای جلوگیری از این مشکل، استفاده از ترموول است.

وقتی ترموول نصب شد، پروب غوطه‌وری حاوی سنسور دما از بیرون وارد ترموول می‌شود به‌طوری‌که کاملاً با انتهای ترموول در تماس است. از آنجا که ترموول کاملاً در جریان غوطه‌ور است و با سیال در تماس است، دما را به‌طور کامل به سنسور منتقل می‌کند. ترموول همچنین می‌تواند روی دیواره جانبی تانک‌ها نیز نصب شود.

استفاده از ترموول‌ها مزایای متعددی همچون افزایش راحتی، صرفه‌جویی انرژی و بهبود کارایی سیستم‌های گرمایشی، سرمایشی و تهویه مطبوع دارد. در این مقاله به بررسی ساختار، انواع، کاربردها و مزایای ترموول‌ها خواهیم پرداخت.

ترموول (Thermowell) چیست؟

ترموول یک لوله توخالی مخروطی شکل است که در مسیر جریان قرار می‌گیرد و از سنسور دما محافظت می‌کند. از آنجایی که ترموول درون جریان غوطه‌ور است، دمای آن با جریان فرایند یکسان است. ترموول یا چاه حرارتی، نوعی فیتینگ استوانه‌ای شکل است که برای محافظت از سنسورهای دما در برابر شرایط محیطی سخت و دماهای بالا یا پایین به کار می‌رود. این فیتینگ‌ها اغلب از جنس فلزاتی مثل مس، برنز یا آلومینیم ساخته می‌شوند و سنسور دما در داخل حفره در وسط آن قرار می‌گیرد. استفاده از ترموول باعث می‌شود سنسور دما در برابر شوک‌های حرارتی، رطوبت، ارتعاشات و سایر عوامل محیطی محافظت شود و اندازه‌گیری دقیق‌تر صورت گیرد. اما مهمترین نکته درباره ترموول، افزایش عمر ترمومتر و گیج دما است.

ترموول‌ها انتقال حرارت بهتری نسبت به سنسور داشته و باعث می‌شوند سنسور بتواند دمای واقعی مایع یا گاز اطراف را به دقت اندازه‌گیری کند. ترموول‎ها در صنایع سنگین مثل نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها و صنایع شیمیایی کاربرد فراوان دارند.

انواع ترموول

ترموول‌ها بر اساس طراحی ساقه به انواع مختلف زیر تقسیم می‌شوند.

  • ترموول مستقیم (straight thermowell): قطر یکسانی در تمام طول دارد و از خوردگی و فرسایش محافظت می‌کند.
  • ترموول پلکانی (Stepped thermowells): معمولاً قطر 3/4 اینچی در بالا دارد که در نزدیکی نوک به 1/2 اینچ کاهش می‌یابد. کاهش سطح مقطع باعث جریان یکنواخت‌تر و پاسخ سریع‌تر دما برای سنسورها می‌شود.
  • ترموول مخروطی (Tapered thermowells): دارای قطری است که به تدریج در طول ساقه کاهش می‌یابد. این نوع استحکام بالاتری دارد و سرعت پاسخ به تغییرات دما نیز در آن بیشتر است. ترموول مخروطی معمولاً در کاربردهای جریان سریع به کار می‌رود.

مطالعات موردی انجام شده روی ترموول‌های مستقیم و مخروطی مورد استفاده در خطوط لوله گاز طبیعی نشان داده است که ترموکوپل‌های مستقیم در معرض ارتعاشات ناشی از جریان زودتر دچار شکست می‌شوند.

ترموول با فلنج

ترموول با فلنج با استفاده از فلنج به لوله یا سطح دیگری متصل می‌شود. این نوع اغلب در کاربردهایی که دما یا فشار بالا است، استفاده می‌شود، زیرا فلنج به جلوگیری از آسیب دیدن ترموول کمک می‌کند. برخی از مزیت‌های ترموول عبارتند از:

  • افزایش دوام: ترموول با فلنج نسبت به انواع دیگر بادوام‌تر هستند، زیرا فلنج از آنها در برابر آسیب ناشی از دما و فشار بالا محافظت می‌کند.
  • بهبود دقت: مدل با فلنج می‌توانند قرائت‌های دمای دقیق‌تری نسبت به سایر انواع ارائه دهند، زیرا فلنج به کاهش مقدار گرمایی که از ترموول خارج می‌شود، کمک می‌کند.
  • نصب آسان‌تر: لوله‌های با فلنج نصب و برداشت آسان‌تری دارند، زیرا می‌توان آنها را به سادگی روی فلنج پیچ کرد یا باز کرد.

لوله‌های دماسنجی با فلنج در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می‌شوند، از جمله:

  • تولید برق
  • تولید نفت و گاز
  • فرآوری شیمیایی
  • فرآوری مواد غذایی و نوشیدنی
  • تولید دارویی

متریال‌های به کار رفته در ساخت ترموول

انتخاب مواد مناسب برای طول عمر یک ترموول بسیار مهم است. نوع ماده شیمیایی، دما و سرعت جریان ترموول که در معرض آن قرار می‌گیرد باید هنگام تعیین ماده در نظر گرفته شود. اثرات خورنده مواد شیمیایی در غلظت‌ها و دماهای بالاتر افزایش می‌یابد. علاوه بر این، ذرات معلق در مایع می‌توانند باعث فرسایش شوند. انتخاب نهایی متریال بستگی به دما، فشار، مایع عملیاتی و سایر شرایط کاری ترموول دارد.

فولادهای کربنی مقاومت کمی در برابر مواد خورنده دارند و به کاربردهایی با دما و فشار پایین محدود می‌شوند. ترموول‌ها معمولاً از جنس‌هایی مثل فولاد ضدزنگ 316 یا 304 برای مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون، مس، آلومینیوم یا برنز ساخته می‌شوند. سنسور دما درون این استوانه قرار گرفته و از تماس مستقیم با مایع یا گاز در لوله، مخزن یا دیگ بخار محافظت می‌شود. سایر متریال‎های به کار رفته در ساخت ترموول عبارت‌اند از:

  • نیکل و آلیاژهای آن برای مقاومت در برابر خوردگی و دماهای بالا
  • تیتانیوم برای مقاومت شیمیایی و سبکی
  • هاستلوی‌های نیکل-کروم-مولیبدن برای مقاومت در برابر خوردگی و دماهای بسیار بالا
  • مونل و اینکونل برای خواص مکانیکی عالی در دماهای بالا
  • سرامیک‌ها مثل سرامیک اکسید آلومینیوم برای مقاومت شیمیایی و حرارتی عالی
  • جوش سوکت
  • آلیاژ هاینز از کبالت، نیکل، کروم و تنگستن تشکیل شده است. اغلب برای سولفید کردن، کربورسازی و محیط‌های حاوی کلر استفاده می‌شود.
ترموول: بررسی ساختار، کاربرد، انواع و روش نصب

چرا از گیج فشار همراه با ترموول استفاده می‌شود؟

ترموول برای اندازه‌گیری دمای صحیح سیال عبوری نیاز به تماس مستقیم با سیال دارد؛ اما این امر می‌تواند منجر به خوردگی و آسیب ترموول شود. گیج فشار محافظت فیزیکی لازم برای ترموول را فراهم می‌کند و از آن در برابر خوردگی و فرسایش محافظت می‌نماید. گیج فشار همچنین با انتقال فشار پروسه به ترموول، تماس مناسب بین سیال و ترموول را تضمین می‌کند تا انتقال حرارت و اندازه‌گیری دما به درستی انجام شود.

بنابراین با استفاده توأمان از ترموول و گیج فشار، هم عملکرد صحیح ترموول تضمین می‌شود و هم عمر و قابلیت اطمینان آن افزایش می‌یابد.

محاسبه طول ترموول

طول ترموول فاصله از نقطه اتصال ترموول تا نوک است. برای دستیابی به بیشترین دقت ممکن، طول ترموول باید به اندازه‌ای باشد که:

  • طول کافی برای نفوذ حرارتی مناسب درون سیال داشته باشد تا دمای واقعی سیال را نشان دهد. این طول معمولاً 10 برابر قطر ترموول توصیه می‌شود.
  • از طول بیش از حد زیاد که منجر به اتلاف حرارتی بالا و خطای اندازه‌گیری می‌شود، پرهیز شود.
  • در عین حال طول کافی برای نصب صحیح و محافظت مکانیکی ترموول فراهم باشد.
  • طولی متناسب با شرایط جریان سیال، فشار و دمای کاری انتخاب شود تا از خمش یا شکست ترموول جلوگیری شود.

هنگام اندازه‌گیری دمای مایعات با سنسور دما، دستگاه باید به اندازه طول بخش حساس به دما به اضافه حداقل یک اینچ به داخل محلول کشیده شود. برای گاز یا هوا، باید به طول بخش حساس به دما به اضافه سه اینچ اضافی غوطه ور شود. بخش حساس به دما یک ترموکوپل یا ترمیستور کوتاه است؛ بنابراین، می‌توان از یک ترموول با طول کوتاه‌تر استفاده کرد. بخش حساس به دما دماسنج‌های دو فلزی، RTD و مایع در دماسنج‌های شیشه‌ای بین ۱ تا ۲ اینچ است و برای دقت قابل قبول باید حداقل ۲½ اینچ در مایع غوطه ور شود.

روش نصب ترموول

روش نصب ترموول به شرح زیر است:

  1. ابتدا محل مناسبی روی لوله یا مخزن انتخاب می‌شود که جریان سیال به خوبی از آنجا عبور کند. سپس با استفاده از یک شیار زن، شیاری به اندازه ترموول روی بدنه دستگاه ایجاد می‌شود.
  2. پس از آن ترموول را داخل این شیار قرار داده و با استفاده از پیچ و مهره محکم می‌کنیم. باید توجه داشت که تماس خوبی بین سطح ترموول و لوله برقرار شود.
  3. سپس سیم‌های اتصال ترموول به دستگاه نمایشگر متصل می‌شود. در نهایت با استفاده از مواد عایق‌کاری مانند واشر الاستومری، ترموول را عایق‌بندی کرده تا از تأثیر دمای محیط جلوگیری شود.

در طول نصب باید از الگوهای استاندارد و دستورالعمل‌های سازنده پیروی کرد. همچنین باید از صحت عملکرد ترموول پس از نصب اطمینان حاصل نمود.

تفاوت ترموکوپل و ترموول

تفاوت‌های اصلی بین ترموکوپل و ترموول به شرح زیر است:

  • ترموکوپل یک حسگر دماست که می‌تواند به صورت مستقیم با بدنه یا سطح مورد نظر تماس داشته باشد؛ اما ترموول باید داخل مایع یا گاز قرار گیرد.
  • ترموکوپل معمولاً شامل دو فلز متفاوت است که با ایجاد یک مدار الکتریکی، ولتاژ حاصل را اندازه‌گیری می‌کند؛ اما ترموول از یک عنصر حساس به دما (معمولاً پلاتین) استفاده می‌کند.
  • ترموکوپل‌ها معمولاً کوچک‌تر هستند درحالی‌که ترموول‌ها نیاز به طول بیشتری برای نصب دارند.
  • ترموکوپل‌ها سریع‌تر به تغییرات دما واکنش نشان می‌دهند، درحالی‌که ترموول‌ها سرعت پاسخ کمتری دارند.
  • ترموکوپل می‌تواند برای اندازه‌گیری دمای سطوح با مساحت کوچک مورد استفاده قرار گیرد، اما ترموول برای اندازه‌گیری دمای مایعات و گازها به کار می‌رود.

 ترموکوپل قابلیت انعطاف‌پذیری بیشتری در کاربردهای مختلف دارد.

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *