التذرية عملية تُستخدم لتفتيت سائل إلى قطرات دقيقة، وتتم عادةً بدفعه عبر فوهة، وأحيانًا بمساعدة غاز عالي السرعة أو الضغط. ومن الأمثلة الشائعة بخاخات العطور، وخراطيم الحدائق، ومزيلات العرق البخاخة. تلعب اللزوجة دورًا حاسمًا في التذرية، إذ تؤثر بشكل مباشر على حجم القطرات، ونمط الرش، ومعدل التدفق. يضمن رصد اللزوجة أثناء التشغيل أداءً ثابتًا ويمنع التغطية غير المتساوية، والانسداد، وتآكل المعدات.
في البيئات الصناعية، يلعب التذرية دورًا هامًا في التطبيقات التي يؤثر فيها حجم القطرات وتوزيعها وتجانسها على جودة المنتج وأدائه. وتشمل الصناعات التي تستخدم هذه العملية صناعات الأغذية والأدوية (التجفيف بالرش)، والسيارات والإلكترونيات (الطلاء بالرش)، والزراعة (رش المبيدات والأسمدة)، والتصنيع (تطبيق الطلاء).
عادةً ما تُستخدم أساليب أخذ العينات التقليدية في المختبر، لكنها لا توفر سوى معلومات متقطعة لا تستطيع رصد التغيرات الآنية. في المقابل، توفر القياسات المباشرة رؤية مستمرة وفورية للعملية، مما يسمح باستجابة أسرع.
الرقم 2: Rheonics مراقبة اللزوجة أثناء التجفيف بالرش.
Rheonics مقياس اللزوجة المدمج SRV
Rheonics يقيس مستشعر SRV نطاقًا واسعًا من اللزوجة ودرجة الحرارة في الوقت الفعلي، وهو مناسب للتركيب في الخزانات لمراقبة عمليات الخلط، وفي خطوط الأنابيب للقياس المستمر للسوائل المتدفقة. وهو ملائم بشكل خاص لعمليات الخلط عالية السرعة، ولا يتأثر بوجود الفقاعات في السائل أو الاهتزازات الخارجية.
الرقم 3: Rheonics تتميز مجسات استشعار SRV بتصميم متعدد الاستخدامات لسهولة التركيب.
هذا المستشعر مُعايرٌ في المصنع ولا يحتاج إلى إعادة معايرة طوال فترة تشغيله. مع ذلك، قد يطلب العملاء معايرة أو التحقق من الأجهزة المستخدمة في صناعتهم كجزء من إجراءات مراقبة الجودة. يمكن إجراء تعديلات اختيارية أو تصحيحات للإزاحة عند الحاجة لمطابقة مراجع محددة. لمزيد من التفاصيل، انظر معايرة مقياس لزوجة العملية المضمن SRV في الموقع والمصنع.
Rheonics تعتمد تقنية أجهزة الاستشعار على رنان التواء متوازن (BTR). تتميز هذه التقنية الحاصلة على براءة اختراع بميزة كبيرة على منافسيها، إذ تسمح لأجهزة الاستشعار بأن تكون صغيرة الحجم وخفيفة الوزن وغير متأثرة بالاهتزازات الخارجية.
يتوفر جهاز SRV بتكوينات متوافقة مع تطبيقات الضغط العالي، مما يجعله مثالياً لإعدادات الرش المسبق حيث تكون الخطوط ذات أقطار صغيرة وتعمل بضغط عالٍ.
Rheonics تُقدّم خلايا تدفق ومحولات مخصصة للضغط العالي. على سبيل المثال:
الرقم 4: Rheonics تركيب وأبعاد HPT-12G
خلية تدفق صحية G1/2
الخصائص:
وصلة ملولبة G 1/2 بوصة
أقصى ضغط: 500 بار (7250 رطل لكل بوصة مربعة).
حجم السائل: 9 مل.
المادة: الفولاذ المقاوم للصدأ 316L.
مثالي للخطوط الصغيرة (من DN5 إلى DN25) أو للتحويل في خطوط الأنابيب الأكبر.
يتطلب التصميم الصحي، المناسب لتطبيقات التنظيف في المكان (CIP)، O-ring ختم.
يوصى بالتركيب وفقًا لاتجاه التدفق (الموضح على السطح)، ولكن يمكن عكسه.
تتيح هذه الملحقات تركيبًا وأداءً موثوقًا في الأنظمة المضغوطة. لمزيد من خيارات الملحقات، يرجى المتابعة. Rheonics ملحقات مقياس اللزوجة SRV.
أهمية اللزوجة في عملية التذرية
تؤثر عوامل عديدة على عملية التذرية ومدى سهولة تذرية تيار السائل بعد خروجه من الفتحة. ومن بين هذه العوامل خصائص السائل مثل التوتر السطحي واللزوجة والكثافة.
تقيس اللزوجة مقاومة السائل للتدفق. فكلما زادت اللزوجة، أصبح ضخ السائل أو مزجه أو نقله أكثر صعوبة. لذا، يُعد قياس اللزوجة جانبًا أساسيًا في هذه العملية.
تتيح مراقبة اللزوجة المباشرة قبل البخاخات التحكم في تكوين القطرات في الوقت الفعلي، مما يضمن اتساقًا في:
حجم القطرةتؤدي اللزوجة العالية عادةً إلى زيادة حجم القطرات. على سبيل المثال، في الطلاءات، ينتج عن أحجام القطرات غير المناسبة أسطح غير مستوية، أو ما يُعرف بظاهرة قشر البرتقال، أو الترهل. وفي الاحتراق، يؤثر حجم القطرات على كفاءة استهلاك الوقود والانبعاثات.
زاوية ونمط الرشقد تؤثر تغيرات اللزوجة على زاوية الرش ونمطه، مما يؤدي إلى تغطية غير متناسقة. وهذا أمر بالغ الأهمية لتطبيقات مثل الرش الزراعي أو الطلاء الصناعي.
معدل التدفق وأداء الفوهةقد تؤثر التغيرات في اللزوجة على معدل التدفق عبر الفوهة. فالسوائل عالية اللزوجة قد تتطلب ضغطًا أكبر وتؤدي إلى انسداد الفوهة، مما يقلل الكفاءة وقد يتسبب في تآكل المعدات.
يسمح قياس اللزوجة بضبط ظروف معلمات التذرية للحصول على نتائج قابلة للتكرار.
التطبيقات الرئيسية
فيما يلي التطبيقات الرئيسية التي تتضمن عملية التذرية، ولماذا يعد رصد اللزوجة أمراً ضرورياً:
التجفيف بالرش (الأغذية، الأدوية، المواد الكيميائية)
تؤثر اللزوجة بشكل مباشر على تكوين القطرات أثناء التجفيف بالرش، مما يؤثر بدوره على حركية التجفيف، وتوزيع حجم الجسيمات، والكثافة الظاهرية، وانسيابية المسحوق الناتج، وذوبانيته. ويضمن رصد اللزوجة قبل الفوهة جودة مسحوق متسقة، ويمنع انسداد الفوهة، ويزيد من كفاءة الطاقة.
تُحدد لزوجة سائل الطلاء حجم القطرات، ونمط الرش، وسُمك الطبقة، ومستوى استوائها، والمظهر النهائي للسطح، مع تجنب العيوب مثل قشر البرتقال، والتسييل، والترهل. يوفر التحكم المباشر في اللزوجة سُمكًا موحدًا، ويُحسّن جودة التشطيب، ويُقلل الهدر، ويمنع انسداد الفوهات.
الشكل 8: طلاء السيارات من خلال الرش [3].
المعالجة الكيميائية ورش التفاعل (أنظمة الاختزال التحفيزي الانتقائي، تنقية الغاز، البلمرة)
في عمليات مثل تنقية غازات المداخن، وبلمرة الرش، والجرعات التحفيزية، يُعدّ التذرية عنصراً أساسياً في نقل الكتلة وفعالية التفاعل. ويمكن أن تؤدي التغيرات في اللزوجة إلى اضطراب اختراق الرذاذ وتجانسه. ويساعد الرصد المستمر على الحفاظ على أداء التفاعل، وتجنب الانسداد، وضمان تجانس المنتج.
الشكل 9: أجهزة تنقية الغازات الكيميائية [4].
تذرية الوقود (محركات الاحتراق، التوربينات الغازية، الحارقات)
تُحدد لزوجة الوقود جودة التذرية، مما يؤثر بدوره على التبخر، ومزيج الهواء والوقود، وكفاءة الاحتراق، ومعدلات الانبعاثات مثل أكاسيد النيتروجين (NOx) وثاني أكسيد الكبريت (SO2). يُعد القياس المباشر ضروريًا عند التعامل مع مختلف أنواع مزيج الوقود، مثل الوقود الحيوي أو الزيوت الثقيلة، لتجنب تكوّن الفحم وضمان احتراق مستقر.
يتأثر توزيع حجم قطرات الرش في التطبيقات الزراعية بشكل كبير بلزوجة السائل، مما يؤثر على احتمالية الانجراف، والاختراق إلى الغطاء النباتي، والنشاط البيولوجي. يتيح الرصد الفوري تطبيقًا دقيقًا، وتقليل الآثار الجانبية، وتعديل التركيبة أو تغيير درجة الحرارة.
الشكل 11: رش المبيدات [6].
أنظمة الترطيب وتكييف الهواء (الصناعية، أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء)
في أنظمة التكييف والتهوية وأجهزة الترطيب الصناعية، تؤثر اللزوجة على حجم القطرات ومعدل التبخر، مما يؤثر بدوره على التحكم في الرطوبة، واستهلاك الطاقة، وترطيب الأسطح. ويضمن القياس المباشر التحكم الأمثل في الرطوبة.
الشكل 12: نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.
طلاء الأجهزة الطبية (الدعامات، القسطرات)
تتطلب الطلاءات الطبية سماكة متجانسة للغاية لضمان إطلاق الدواء بفعالية وتحقيق الاستجابة الوظيفية المطلوبة. وتُعدّ اللزوجة من أهم المعايير التي يجب ضبطها في عملية الترسيب بالرش. ويضمن الرصد المباشر أثناء الإنتاج الاتساق، ويلبي معايير التحقق الصارمة، ويقلل من فشل الدفعات.
الشكل 13: صناعة الأجهزة الطبية [7].
التصنيع الإضافي (نفث الرابط، نفث المواد)
في تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد، مثل تقنية نفث الرابط، تؤثر اللزوجة على شكل القطرات ودقتها وتفاعلها مع الركيزة أو طبقة المسحوق، مما يؤثر بدوره على الدقة والقوة الميكانيكية. وتساهم المراقبة الآنية في تحسين جودة الأجزاء وتقليل فشل الدفعات.
الشكل 14: التصنيع الإضافي [8].
شروط العملية وأفضل الممارسات
سهولة تنظيف المسبار
Rheonics يتميز مقياس اللزوجة SRV بسهولة تركيبه في الأنابيب أو الخزانات. ينبغي على العميل ضبط وصلة المجس وطوله وفقًا لاحتياجات كل تطبيق. طول المجس قابل للتعديل، مما يسمح بغمر عنصر الاستشعار بشكل صحيح في السائل. يُعد الغمر الجيد أساسيًا لقياس بيانات دقيقة وتقليل الترسبات على منطقة الاستشعار، إن وُجدت بسبب تركيبة السائل.
حد سرعة التدفق
Rheonics تتوافق الحساسات عمومًا مع سرعات تدفق تصل إلى 10 م/ث. ونظرًا لأن سرعات التدفق في خطوط إمداد البخاخات قد تصل إلى هذه السرعات العالية لمنع الترسيب، يُنصح بتركيب المجس موازيًا لاتجاه التدفق في الأكواع، حيث يُقلل ذلك من الصدمات الميكانيكية. مع ذلك، قد تُضيف السرعات ضمن هذا النطاق تشويشًا كبيرًا إلى القراءات. لمزيد من التفاصيل، انظر Rheonics مستشعرات من النوع SR لتطبيقات التدفق العالي واللزوجة العالية.
الجسيمات في السائل
Rheonics تستطيع المستشعرات التعامل مع الجسيمات اللينة متناهية الصغر دون التأثير بشكل ملحوظ على الدقة، ويمكن للدوائر الإلكترونية تصفية أي تشويش إضافي في الإشارة. مع ذلك، قد تتسبب سوائل التذرية، التي غالبًا ما تحتوي على جسيمات أكبر (بحجم المليمتر أو أكبر)، في عدم استقرار القراءة وتلف المستشعر ميكانيكيًا. لذا، يُنصح بإجراء فحص مسبق أو تركيب المستشعر بعيدًا عن هذه الجسيمات.