چکیده
روتامتر اکریلیک با بدنه شفاف پلی متیل مت اکریلات (PMMA) ابزاری ساده، قابل اعتماد و کم هزینه برای اندازهگیری جریان لحظهای سیالات است. این دسته فلومترها به دلیل مقاومت مکانیکی مناسب، وزن کم و سهولت خوانش، طیف وسیعی از سرویسهای کم فشار تا 10 bar و دماهای حداکثر 60-70°C را پوشش میدهند. مقاله حاضر، ضمن مرور اصول عملکرد روتامترهای اکریلیک، مزایا و محدودیتهای متریال PMMA را تشریح کرده و کاربردهای بهینه آنها در فرآیندهای صنعتی ـ از خطوط پایلوت آزمایشگاهی تا سیستمهای CIP صنایع غذایی ـ را با نگاهی تخصصی بررسی میکند. هدف، ارائه یک راهنمای عملی برای کارشناسان ابزار دقیق است تا بتوانند در مواجهه با انتخاب فلومتر، گزینه اکریلیک را با درک دقیق از محدوده کاری، دقت و الزامات سازگاری شیمیایی ارزیابی کنند.
مقدمه
روتامتر (Variable Area Flowmeter) یکی از قدیمیترین فناوریهای اندازهگیری دبی حجمی سیالات محسوب میشود؛ اما انتخاب جنس بدنه ـ شیشه بوروسیلیکات، فولاد ضد زنگ یا اکریلیک ـ متفاوتترین اثر را بر حوزه کاربردی دارد. اکریلیک طی دو دهه اخیر به دلیل پیشرفت در فرمولاسیونهای ضد UV و افزایش مقاومت ضربهای، جایگزین اقتصادی مناسبی برای شیشه در رنج مشخصی از فشار و دما شده است.
برای متخصصان ابزار دقیق، سؤال اصلی این است: «کجا میتوان با خیالی آسوده از روتامتر اکریلیک بهره برد و چه زمانی باید به سراغ آلترناتیوهای فلزی یا شیشهای رفت؟» بخشهای بعدی به این دغدغه پاسخ میدهند.
مشخصات فیزیکی و مزایای متریال PMMA
- شفافیت بالا (92% عبور نور): شاه کلید خوانش آسان و بدون نیاز به محافظ صدمهپذیر شیشهای.
- چگالی پایین (~1.19g/cm³): منجر به کاهش وزن کل دستگاه حدود 40-60% کمتر از نمونه شیشهای میشود؛ مزیتی مهم برای نصب روی پانلهای متحرک یا اسکیدهای آزمایشگاهی.
- مقاومت به ضربه: انرژی شکست 5-7 برابر شیشه بوروسیلیکات؛ خطر خردشدگی را حذف میکند و ایمنی اپراتور را بهبود میبخشد.
- ماشینکاری آسان: امکان حک لیزری مقیاس اختصاصی و رزوه کاری مستقیم بدنه برای اتصالات NPT یا BSP کوچک را فراهم میکند.
محدودیتهای عملکردی
- دما: افت استحکام مکانیکی و تغییر ابعادی در دمای بالای 70°C باعث میشود روتامتر اکریلیک برای سرویسهای بخار یا مایعات داغ گزینهای ایمن نباشد.
- فشار: معمولاً سازندهها حداکثر 10 بار در 20°C را تضمین میکنند؛ فشار بالاتر نیازمند روتامتر فلزی یا شیشهای با محافظ است.
- سازگاری شیمیایی:
- مقاوم در برابر محلولهای آبی، الکلها و هیدروکربنهای سبک.
- نامقاوم در برابر حلالهای آروماتیک (تولوئن، زایلن)، استون، کلروفرم و برخی اسیدهای قوی.
“تحلیل Material Compatibility Sheet پیش از انتخاب الزامی است.”
- پیری نوری: تماس طولانی با UV میتواند کدورت سطحی ایجاد کند؛ استفاده در فضای آزاد نیازمند پوشش ضد UV یا محفظه است.
حوزههای کاربرد بهینه
| حوزه صنعتی | نمونه سرویس | دلیل تناسب روتامتر اکریلیک |
| آزمایشگاههای تحقیقاتی و پایلوت (R&D) | گردش آب خنک کننده، هوای فشرده تمیز تا 6 بار | قیمت پایین در پروژههای کوتاه مدت، مقیاس بندی سریع با حک لیزری |
| تجهیزات پزشکی | جریان گاز حامل N₂، Ar در کروماتوگرافی | خلوص سیال، فشار پایین، نیاز به شفافیت کامل برای پایش بصری |
| صنایع غذایی و نوشیدنی | خطوط CIP سرد، دوزینگ پاک کنندههای ملایم قلیایی | FDA-grade PMMA، مقاومت کافی تا 60°C، عدم ریسک خرد شدن شیشه |
| سیستمهای تصفیه آب و استخر | تزریق کلر رقیق، سنجش جریان آب برگشتی | محیط خورنده ملایم، اپراتور غیرمتخصص، لزوم ایمنی در صورت ضربه |
| صنعت نیمه رسانا و فوتوولتائیک | آب فوق خالص و N₂ خشک | عاری از آلاینده فلزی، امکان شستوشو درجا با آب DI |
| پایش مصرف هوای ابزار | کمپرسورهای کارخانهای فشار 4-8 بار | ابعاد کوچک، نصب روی پانل، هزینه کم در تعداد زیاد |
مقایسه با جایگزینها
- شیشه بوروسیلیکات: مقاومت شیمیایی وسیعتر و دمای کاری تا 120°C، اما خطر خردشدگی و وزن بیشتر.
- فلزی: رنج فشار تا 400bar و دما تا 400°C، ولی فاقد شفافیت؛ خوانش نیازمند کوپل مغناطیسی.
- نتیجه: روتامتر اکریلیک «گزینه بهینه اقتصادی» در پنجره عملکردی مشخص است؛ نه رقیب مستقیم روتامتر فلزی فشار بالا.
نتیجه گیری
روتامتر اکریلیک، زمانی انتخابی هوشمندانه است که سرویس مورد نظر در محدوده فشار ≤10bar، دمای ≤70°C و فاقد حلالهای آلی تهاجمی قرار گیرد. شفافیت بالا، قیمت رقابتی و ایمنی شکستگی، آن را برای خطوط آزمایشگاهی، پایلوت، پایش آب و گازهای تمیز ایدهآل میسازد. در مقابل، سرویسهای داغ، پرفشار یا شیمیایی قوی، نیازمند روی آوردن به نسخههای شیشهای یا فلزی است. با ارزیابی دقیق سازگاری شیمیایی و شرایط فرآیندی، روتامتر اکریلیک میتواند راهکاری ساده و قابل اطمینان برای اندازهگیری جریان در بسیاری از کاربردهای صنعتی باشد.
منابع
- ASTM D543 – Standard Practices for Evaluating the Resistance of Plastics to Chemical Reagents
- ISO 5167-1 – Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices
- ISA RP16.6 – Guidelines for variable area flowmeters
- “Flow Measurement Engineering Handbook”, R.W. Miller, 3rd Ed.
- Herstellerdatenblätter Acrylic Rotameter Series A..
