Home / مقالات / فلومتر ورتکس چیست؟

فلومتر ورتکس چیست؟

فلومتر ورتکس چیست؟

هنگامی که یک مایع با تعداد رینولدز زیاد از یک جسم ثابت (یک بدن بلوف) حرکت می کند ، تمایل به ایجاد مایعات در هر طرف جسم وجود دارد. هر گرداب شکل می گیرد ، سپس از جسم جدا می شود و حرکت را با گاز یا مایع در حال حرکت ، یک طرف در یک زمان به صورت متناوب ادامه می دهد. این پدیده به عنوان ریختن گرداب شناخته می شود و الگوی حرکت گرداب های متحرک که در پایین دست جسم ثابت قرار دارند به عنوان خیابان گرداب شناخته می شود. معمولاً با مشاهده حرکت پرچم ها ، قطب های سبک و دودی های بلند ، اثرات گرداب گرداب در یک روز بادی را مشاهده می کنید. با توجه به تغییرات فشار ناشی از گردابها در هنگام شکل گیری متناوب و جدا شدن از جسم ، هر یک از این اشیاء تمایل به نوسان عمود بر جهت باد دارند.

این سری متشکل از گردابها در اواخر قرن نوزدهم توسط وینسنک استروهال و بعدها توسط تئودور فون کرمان در اوایل قرن بیستم مورد مطالعه قرار گرفت. مشخص شد که فاصله بین گردابهای پیاپی در پایین دست شیء ثابت نسبتاً ثابت است و به طور مستقیم متناسب با عرض جسم ، برای طیف گسترده ای از مقادیر عدد رینولدز (توجه داشته باشید). اگر این گردابها را بصورت موجهای موج مداوم مشاهده کنیم ، فاصله بین گردابها ممکن است توسط نمادی که معمولاً برای طول موج محفوظ است نشان داده شود: حرف یونانی “lambda” (λ). نکته: توجه به این نکته مهم است که اگر تعداد رینولدز خیلی کم باشد ، پدیده ریزش گرداب متوقف می شود. جریان چند لایه هیچ گرداب تولید نمی کند ، بلکه جریان خطی جریان را در اطراف هر جسم قرار می دهد که در راه خود باشد.

فلومتر ورتکس

تناسب بین عرض جسم (d) و طول موج خیابان گرداب (λ) به تعداد Strouhal (S) گفته می شود ، تقریباً برابر با 0.17:

اگر یک سنسور فشار دیفرانسیل بلافاصله در پایین دست شیء ثابت به گونه ای نصب شود که بتواند گردابه های عبور را به عنوان تغییرات فشار تشخیص دهد ، یک سیگنال متناوب تشخیص داده می شود:

فرکانس این سیگنال فشار متناوب به طور مستقیم با سرعت سیال در بالای جسم متناسب است ، زیرا طول موج ثابت است. این زیر فرمول کلاسیک فرکانس سرعت موج مشترک برای همه امواج مسافرتی (λf = V) است. از آنجا که می دانیم طول موج برابر است با عرض بدنه بلوف تقسیم بر تعداد Strouhal (تقریبا 0.17) ، ما ممکن است این را به فرمول فرکانس-سرعت-طول موج جایگزین برای حل سرعت سیال (v) از نظر فرکانس سیگنال (f ) و عرض بدن بلوف (d).

بنابراین ، یک جسم ثابت و حسگر فشار نصب شده در وسط یک بخش لوله ، نوعی از جریان سنج را تشکیل می دهند که به عنوان یک جریان گرداب می باشد. مانند یک کنتور گردش توربین با یک سنسور الکترونیکی “وانت” برای تشخیص عبور پره های توربین در حال چرخش ، فرکانس خروجی یک کنتور چرخش گرداب به صورت خطی متناسب با سرعت جریان حجمی است. سنسورهای فشار مورد استفاده در کنتورهای گردابی ، فرستنده فشار دیفرانسیل استاندارد نیستند ، زیرا فرکانس گرداب بسیار زیاد است تا با موفقیت توسط چنین ابزارهای بزرگ قابل تشخیص باشد. در عوض ، سنسورها به طور معمول بلورهای پیزوالکتریک هستند. این سنسورهای فشار نیازی به کالیبراسیون ندارند ، زیرا دامنه امواج فشار شناسایی شده بی ربط نیست. فقط فرکانس امواج برای اندازه گیری سرعت جریان اهمیت دارند و بنابراین تقریباً هر سنسور فشار با زمان پاسخ کافی سریع کافی خواهد داشت.

f=KQ

جایی که، f = فرکانس سیگنال خروجی (هرتز) Q = سرعت جریان حجمی (به عنوان مثال گالن در ثانیه) k = “K” لوله گردابی ریخته شده گرداب (به عنوان مثال پالس در هر گالن) توجه داشته باشید که اگر میزان جریان به صورت معمول در واحد گالن در دقیقه بیان شود ، معادله باید عاملی برای تبدیل دقایقی به ثانیه باشد: f = kQ / 60 این بدان معناست که کنتورهای گردابی ، مانند کنتورهای الکترونیکی توربین ، هر یک دارای یک “k” خاص هستند که تعداد پالسهای تولید شده در هر واحد واحد را از طریق متر عبور می کند. شمارش تعداد کل پالس ها در یک بازه زمانی معین ، حجم کل سیال را طی می کند که طول آن از یک متر عبور می کند و باعث می شود متر جریان گرداب به آسانی برای “جمع کردن” حجم سیال درست مانند متر توربین قابل تنظیم باشد. نسبت مستقیم بین فرکانس گرداب و سرعت جریان حجمی نیز به این معنی است که کنتورهای گرداب ابزارهای خطی دقیقاً مانند کنتورهای توربین هستند. بر خلاف صفحات دهانه که دارای پاسخ درجه دوم هستند ، توربین و کنتورهای گرداب به طور یکسان از طیف گسترده تری از اندازه گیری جریان جریان بهره می برند و برای عملکرد صحیح نیازی به توصیف سیگنال خاصی ندارند. توجه: این عامل k برای اطمینان از دقت بهینه برای هر متر جریان توسط سازنده با استفاده از آب به عنوان مایع آزمایش (کارخانه “کالیبراسیون مرطوب”) تعیین می شود. از آنجا که کنتورهای گردابی هیچ قسمت متحرک ندارند ، از نظر سایش و روانکاری روبرو کنتورهای توربین رنج نمی برند. اگر جریان سیال به طور ناگهانی متوقف شود ، هیچ عنصر در حال حرکت به “ساحل” وجود ندارد ، به این معنی که کنتور جریان گرداب بهتر است برای اندازه گیری جریانهای نامناسب. نقطه ضعف قابل توجه متر گرداب ، رفتاری است که به عنوان قطع جریان کم شناخته می شود ، جایی که کنتور به راحتی عمل می کند زیر یک جریان خاص. دلیل این امر ، جریان چند لایه است: در سرعت جریان کم (یعنی مقادیر کم عدد رینولدز) اثر ویسکوزیته سیال باعث افزایش حرکت مایع می شود و از تشکیل گرداب جلوگیری می کند.

این قطع گرداب باعث می شود که جریان سنج گرداب به هیچ وجه ثبت کند و حتی هنگامی که هنوز برخی از جریان ها (لمینار) از طریق لوله جریان دارد ، جریان برق را به طور کامل ثبت نکند. در سرعت بالای جریان (به عنوان مثال مقادیر بالای رینولدز) ، حرکت سیال برای غلبه بر ویسکوزیته و تولید گرداب کافی است ، و کنتور جریان گرداب درست کار می کند. پدیده قطع جریان کم برای کنتور گرداب در ابتدا شبیه به حداقل محدودیت جریان خطی یک کنتور گردش توربین است. با این حال ، قطع جریان کم متر گرداب در واقع یک مشکل بسیار جدی تر است. اگر سرعت جریان حجمی از طریق کنتور توربین کمتر از حداقل مقدار خطی باشد ، توربین همچنان می چرخد ​​، البته کندتر از آنچه که باید باشد. اگر سرعت جریان حجمی از طریق یک جریان سنج گرداب پایین تر از مقدار قطع جریان کم باشد ، با این وجود ، سیگنال کنتور به طور کامل به صفر می رسد و این نشان نمی دهد جریان به هیچ وجه. این اصطلاح خاص باعث می شود تا کنتورهای گرداب به طور کامل نامناسب در برنامه هایی باشد که دامنه اندازه گیری جریان مورد نظر تا صفر افزایش می یابد.

ترانسمیتر فلو ورتکس

عکس زیر فرستنده جریان گرداب Rosemount را نشان می دهد:

دو عکس بعدی نمای نزدیک از مونتاژ جریان لوله ، جلو (سمت چپ) و عقب (راست) را نشان می دهد:

کنتورهای گردابی مانند سایر کنتورهای مبتنی بر سرعت ، تحت تأثیر تلاطم در مقیاس بزرگ در جریان سیال قرار گرفته و بنابراین برای توصیف صحیح جریان نیاز به مقداری لوله مستقیم هم بالادست و پایین دست از جریان سنج دارند. نصب کنتورهای گرداب با 10 قطر لوله از لوله مستقیم در بالادست و 5 قطر لوله در پایین دست معمولی است.

Check Also

تفاوت بین BDV و PSV

دریچه های (Blow down BDV) بخشی از سیستم ایمنی واحد یا یک بخشی از سیستم …

دیدگاهتان را بنویسید

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

شماره تماس

021-88746663

021-88746664


.

کمک نیاز دارید? چت از طریق واتساپ