چگونه می‌توان دبی اندازه‌گیری شده توسط فلومتر ورتکس را محاسبه کرد؟

سلام! من تامین کننده جریان سنج های گردابی هستم و امروز می خواهم در مورد نحوه محاسبه دبی اندازه گیری شده توسط فلومتر گرداب صحبت کنم. این یک موضوع بسیار جالب است، و من آن را به روشی که به راحتی قابل درک است تجزیه و تحلیل می کنم.

ابتدا اجازه دهید کمی در مورد چیستی فلومتر Vortex صحبت کنیم. جریان سنج گرداب دستگاهی است که برای اندازه گیری دبی سیالات (مایعات، گازها یا بخار) در لوله استفاده می شود. این بر اساس اصل خیابان گرداب فون کارمان کار می کند. هنگامی که یک سیال از کنار یک جسم بلوف (یک شی غیر جریان یافته) که در مسیر جریان قرار گرفته است عبور می کند، گرداب ها به طور متناوب از دو طرف بدنه بلوف ریخته می شوند. فرکانس این ریزش گرداب مستقیماً با سرعت جریان سیال متناسب است.

حال، بیایید وارد اصل محاسبه نرخ جریان شویم. فرمول اصلی برای محاسبه دبی با استفاده از فلومتر گردابی به شرح زیر است:

$Q = f / K$

کجا:

• $Q$ نرخ جریان حجمی است (به واحدهایی مانند متر مکعب در ساعت، $m^{3}/h$، یا گالن در دقیقه، GPM).
• $f$ فرکانس ریزش گرداب است (با هرتز، هرتز اندازه گیری می شود).
• $K$ عامل متر است (بر حسب واحد پالس در واحد حجم، به عنوان مثال، پالس در هر متر مکعب، $p/m^{3}$).

فاکتور متر $K$ یک ثابت کالیبراسیون مخصوص هر فلومتر Vortex است. در طول فرآیند کالیبراسیون در کارخانه تعیین می شود. کالیبراسیون ویژگی های فیزیکی فلومتر مانند اندازه بدنه بلوف و قطر داخلی لوله جریان را در نظر می گیرد.

فرض کنید یک فلومتر گردابی در یک خط لوله نصب کرده اید و فرکانس ریزش گرداب را اندازه گیری می کنید. به سادگی می توانید این فرکانس را بر ضریب متر تقسیم کنید تا دبی حجمی را بدست آورید. به عنوان مثال، اگر فرکانس ریزش گرداب $f = 50 $ هرتز و ضریب متر $K = 100 $ پالس در هر متر مکعب، آنگاه نرخ جریان حجمی $Q$ برابر است با:

$Q=\frac{50}{100}=0.5m^{3}/h$

اما همیشه به این سادگی نیست. چند نکته وجود دارد که باید در نظر بگیرید.

اثرات دما و فشار

چگالی سیال می تواند با دما و فشار تغییر کند. برای گازها و بخار، این امر به ویژه مهم است. هنگامی که چگالی تغییر می کند، رابطه بین دبی حجمی و دبی جرمی نیز تغییر می کند. برای توضیح این موضوع، ممکن است لازم باشد دما و فشار سیال را اندازه گیری کنید و از قانون گاز ایده آل یا دیگر معادلات مناسب برای تبدیل دبی حجمی به دبی جرمی استفاده کنید.

قانون گاز ایده آل توسط:

$PV = nRT$

کجا:

• $P$ فشار گاز است.
• $V$ حجم گاز است.
• $n$ تعداد مول های گاز است.
• $R$ ثابت گاز ایده آل است.
• $T$ دمای مطلق گاز است.

اگر فشار، دما و دبی حجمی را می دانید، می توانید دبی جرمی را با استفاده از چگالی گاز در شرایط داده شده محاسبه کنید.

ویسکوزیته و عدد رینولدز

ویسکوزیته سیال نیز می تواند بر عملکرد فلومتر Vortex تأثیر بگذارد. عدد رینولدز ($Re$) یک کمیت بدون بعد است که رژیم جریان (آهسته یا آشفته) را توصیف می کند و به وسیله:

$Re=\frac{\rho vD}{\mu}$

کجا:

• $\rho$ چگالی سیال است.
• $v$ سرعت سیال است.
• $D$ قطر لوله است.
• $\mu$ ویسکوزیته دینامیکی سیال است.

فلومترهای گردابی در رژیم جریان آشفته بهترین کار را دارند، معمولاً زمانی که عدد رینولدز بالاتر از مقدار معینی است (معمولاً حدود $10^{4}$). اگر عدد رینولدز خیلی کم باشد، ریزش گرداب ممکن است ناپایدار شود و فلومتر ممکن است قرائت دقیقی را ارائه ندهد.

ملاحظات نصب

نصب فلومتر Vortex نیز می تواند بر دقت اندازه گیری دبی تاثیر بگذارد. باید در یک بخش مستقیم از خط لوله، به دور از هرگونه مزاحمت مانند زانویی، دریچه یا پمپ نصب شود. الزامات اجرای مستقیم بالادست و پایین دست معمولاً توسط سازنده مشخص می شود. به عنوان مثال، یک نیاز رایج این است که حداقل 10 قطر لوله لوله مستقیم در بالادست و 5 قطر لوله در پایین دست فلومتر داشته باشید.

اکنون، بیایید در مورد برخی از جایگزین‌های جریان سنج Vortex صحبت کنیم. اگر در موقعیتی هستید که ممکن است فلومتر Vortex بهترین مناسب نباشد، می توانید انواع دیگری از فلومترها را در نظر بگیرید. به عنوان مثال،فلومتر الکترومغناطیسی LDGبرای اندازه گیری جریان سیالات رسانا عالی است. این بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی کار می کند. وفلومتر توربینیک گزینه دیگر است سرعت جریان را با شمارش چرخش های یک پره توربین قرار داده شده در مسیر جریان اندازه گیری می کند.

اما اگر با طیف وسیعی از سیالات (مایعات، گازها و بخار) سر و کار دارید و نیاز به اندازه گیری جریان قابل اعتماد و دقیق دارید،فلومتر گرداباغلب یک انتخاب برتر است

اگر علاقه مند به خرید فلومتر Vortex هستید یا در مورد محاسبه نرخ جریان سؤالی دارید، در تماس باشید. ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم تا راه حل مناسب برای نیازهای اندازه گیری جریان خود را پیدا کنید. چه در صنایع شیمیایی، مواد غذایی و آشامیدنی، یا هر بخش دیگری که نیاز به اندازه‌گیری دقیق جریان دارد، ما تخصص و محصولاتی برای برآورده کردن نیازهای شما داریم.

مراجع

• «راهنمای اندازه‌گیری جریان: اصول و تمرین» نوشته ریچارد دبلیو. میلر
• مستندات سازنده برای فلومترهای Vortex