مبانی اندازه گیری فلو

اندازه گیری جریان قدمتی در حدود 3000 سال دارد. این فقط در 200 سال گذشته مورد مطالعه قرار گرفته است و در 30 سال گذشته همه فنون جدید تکامل یافته اند. اکنون روشهای متنوعی برای اندازه گیری جریان مایعات ، جامدات ، گازها و بخارات موجود است.

سه مقدار جریان مختلف برای اندازه گیری وجود دارد: – سرعت واقعی سیال در یک نقطه معین (اندازه گیری بر متر در ثانیه). میزان حجم جریان (اندازه گیری در متر مکعب در دقیقه). سرعت جرم (اندازه گیری در کیلوگرم در ثانیه). همچنین می توان جریان کل را اندازه گرفت که حجم کل یا جرم است که در یک دوره زمانی مشخص جریان داشته است.

سیستم های اندازه گیری جریان سیال اطلاعات مهم را برای اهداف زیر ارائه می دهند

برنامه ریزی تولید ؛ – مقادیر کالایی که به مشتریان عرضه می شود ، به طور کلی با توجه به تقاضای فصلی متفاوت است. معمولاً میزان متوسط ​​تولید در یک روز تقویم برنامه ریزی شده است که هر دوره خاموش شدن لازم برای نگهداری و بازرسی را در نظر می گیرد. کیفیت محصول ؛ – کنترل کننده های جریان در ترکیب متناسب محصولات میانی برای تولید مشخصات نهایی محصولات با کیفیت مداوم ضروری هستند. کنترل فرآیند ؛ – گاهی از کنتورهای جریان برای کنترل برخی دیگر از متغیرهای اصلی فرآیند استفاده می شود. به عنوان مثال در ستون Separator ، سطح مایع با تغییر سرعت جریان فرآیند در ستون ها ثابت نگه داشته می شود و همچنین با تغییر سرعت جریان مایع فرآیند که از طریق آنها عبور می کند ، ثابت نگه داشته می شود. فشار در ستون نیز با تغییر سرعت جریان محیط خنک کننده ثابت می ماند.

فلو چیست؟

جریان به عنوان سیال (مایعات یا گازها) در حال حرکت تعریف می شود.

عوامل مؤثر بر نرخ جریان لوله ها

عوامل اصلی مؤثر بر جریان مایعات از طریق لوله ها عبارتند از: سرعت سیال. اصطکاک مایع در تماس با لوله. ویسکوزیته سیال. چگالی مایعات

سرعت سیال

سرعت سیال به فشار سر بستگی دارد که مایعات را از طریق لوله مجبور می کند. هرچه فشار سر بیشتر باشد ، سرعت جریان سیال سریعتر می شود (همه عوامل دیگر ثابت مانده اند) و در نتیجه ، حجم جریان بیشتر می شود. اندازه لوله همچنین بر سرعت جریان تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، دو برابر شدن قطر یک لوله ، چهار برابر سرعت احتمالی جریان را افزایش می دهد.

اصطکاک لوله

اصطکاک لوله باعث کاهش سرعت جریان مایعات از طریق لوله ها می شود و بنابراین یک عامل منفی محسوب می شود. به دلیل اصطکاک مایع در تماس با یک لوله ، سرعت جریان سیال در نزدیکی دیواره های لوله آهسته تر از مرکز است. هرچه یک لوله صاف تر ، تمیزتر و بزرگتر باشد ، اصطکاک لوله اثر کمتری در میزان جریان کلی مایعات دارد.

ویسکوزیته

ویسکوزیته (η) یا اصطکاک مولکولی درون یک مایع ، بر سرعت جریان مایعات تأثیر منفی می گذارد. ویسکوزیته و اصطکاک لوله باعث کاهش سرعت جریان مایعات در نزدیکی دیواره های یک لوله می شود. ویسکوزیته با تغییر دما افزایش می یابد یا کاهش می یابد ، اما نه همیشه آنطور که انتظار می رود. در مایعات ، ویسکوزیته به طور معمول با افزایش دما کاهش می یابد. با این حال ، در برخی از مایعات ویسکوزیته می تواند بالاتر از دمای معینی افزایش یابد. به طور کلی ، هرچه ویسکوزیته سیال بالاتر باشد ، سرعت جریان سیال کمتر می شود (سایر عوامل ثابت مانده اند). ویسکوزیته در واحدهای سانتریفیوژ اندازه گیری می شود. نوع دیگری از ویسکوزیته ، به نام ویسکوزیته کینماتیک ، در واحدهای سانتریوک اندازه گیری می شود. این با تقسیم سانتریفیوژ بر اساس وزن مخصوص سیال بدست می آید.

تراکم

چگالی (ρ) یک سیال بر سرعت جریان تأثیر می گذارد زیرا یک مایع متراکم تر برای حفظ سرعت جریان مورد نظر به فشار بیشتری نیاز دارد. همچنین این واقعیت که گازها قابل فشرده سازی هستند ، در حالی که مایعات در اصل وجود ندارند ، اغلب نیاز به استفاده از روشهای مختلفی برای اندازه گیری سرعت جریان مایعات ، گازها یا مایعات با گازهای موجود در آنها دارد. پیدا شده است که مهمترین فاکتورهای جریان را می توان با هم در یک پارامتر بدون بعد به نام شماره رینولدز در ارتباط قرار داد.

درک جریان

قانون جریان اگر مایع از طریق لوله با قطرهای مختلف جریان یابد ، در هر زمان خاص ، همان حجم در همه نقاط جریان می یابد. این بدان معنی است که سرعت مایع باید در یک نقطه باریک افزایش یابد (شکل زیر را ببینید).

مانده انرژی در جریان

بازگشت به این اصل که انرژی در یک سیستم ذخیره می شود. ممکن است فقط از حالت دیگری تغییر کند ، همین اصل در مورد جریان درون یک سیستم بسته جریان اعمال می شود. نمودار زیر را در نظر بگیرید:

مایع با چگالی ρo به طور مداوم در لوله ای جریان می یابد که قطرهای آن از A تا B کاهش می یابد. دو نقطه روی لوله با یک لوله کوچک ، یعنی Tapping 1 & Tapping 2 ، لوله ریزی می شود و به دو سطح فشار مختلف منجر می شود. قانون حفظ انرژی ، با توجه به سیال در جریان ، تصریح می کند که “کل انرژی یک جریان مایع تغییر نمی کند ، مادامی که سیستم بسته نگه داشته شود (بدون تأثیرات خارجی)”. غفلت انواع انرژی که در جریان تغییر نمی کند ، کل انرژی تشکیل شده است. من. انرژی بالقوه (به دلیل موقعیت و وابسته به ارتفاع سر مایع و فشار استاتیک ، برابر با m · g · ساعت است). ii. انرژی جنبشی (به دلیل حرکت و وابسته به سرعت جریان و فشار کمر ، برابر با ½mv² است)

اگر سرعت با افزایش سطح مقطع افزایش یابد ، انرژی حرکت افزایش می یابد. از آنجا که انرژی کل ثابت می ماند ، با کاهش سطح مقطع ، انرژی بالقوه و / یا فشار باید کوچکتر شود. تغییری قابل اندازه گیری در انرژی بالقوه وجود ندارد. با این حال ، فشار استاتیک تغییر می کند ، بستگی به فشار کمر ، یعنی بستگی به سرعت جریان دارد. این فشار عمدتاً در سیستم هیدرواستاتیک از اهمیت برخوردار است زیرا ارتفاع سر مایع و سرعت جریان معمولاً بسیار اندک است.