Jak obliczyć natężenie przepływu mierzone przez przepływomierz wirowy?

Hej tam! Jestem dostawcą przepływomierzy Vortex i dzisiaj chcę porozmawiać o tym, jak obliczyć natężenie przepływu mierzone przez przepływomierz Vortex. To całkiem fajny temat i przedstawię go w sposób łatwy do zrozumienia.

Na początek porozmawiajmy trochę o tym, czym jest przepływomierz Vortex. Przepływomierz Vortex to urządzenie służące do pomiaru natężenia przepływu płynów (cieczy, gazów lub pary) w rurze. Działa w oparciu o zasadę ulicy wirowej von Kármána. Kiedy płyn przepływa obok obiektu urwistego (nieopływowego obiektu) umieszczonego na ścieżce przepływu, wiry są wyrzucane naprzemiennie z obu stron korpusu urwistego. Częstotliwość powstawania wirów jest wprost proporcjonalna do prędkości przepływu płynu.

Przejdźmy teraz do sedna obliczania natężenia przepływu. Podstawowy wzór na obliczenie natężenia przepływu za pomocą przepływomierza Vortex to:

$Q = f/K$

Gdzie:

• $Q$ to objętościowe natężenie przepływu (w jednostkach takich jak metry sześcienne na godzinę, $m^{3}/h$ lub galony na minutę, GPM).
• $f$ to częstotliwość wydzielania wirów (mierzona w hercach, Hz).
• $K$ to współczynnik metra (w jednostkach impulsów na jednostkę objętości, np. impulsów na metr sześcienny, $p/m^{3}$).

Współczynnik licznika $K$ jest stałą kalibracyjną specyficzną dla każdego przepływomierza Vortex. Jest ona określana podczas procesu kalibracji w fabryce. Kalibracja uwzględnia właściwości fizyczne przepływomierza, takie jak rozmiar korpusu urwiska i wewnętrzna średnica rurki przepływowej.

Załóżmy, że masz zainstalowany przepływomierz Vortex w rurociągu i mierzysz częstotliwość wydzielania się wirów. Można po prostu podzielić tę częstotliwość przez współczynnik licznika, aby uzyskać objętościowe natężenie przepływu. Na przykład, jeśli częstotliwość wydzielania wirów $f = 50$ Hz i współczynnik licznika $K = 100$ impulsów na metr sześcienny, to objętościowe natężenie przepływu $Q$ wynosi:

$Q=\frac{50}{100}=0,5m^{3}/h$

Ale nie zawsze jest to takie proste. Jest kilka rzeczy, które musisz wziąć pod uwagę.

Wpływ temperatury i ciśnienia

Gęstość płynu może zmieniać się wraz z temperaturą i ciśnieniem. W przypadku gazów i pary jest to szczególnie ważne. Kiedy zmienia się gęstość, zmienia się także zależność pomiędzy objętościowym natężeniem przepływu i masowym natężeniem przepływu. Aby to uwzględnić, może być konieczne zmierzenie temperatury i ciśnienia płynu i skorzystanie z prawa gazu doskonałego lub innych odpowiednich równań w celu przeliczenia objętościowego natężenia przepływu na masowe natężenie przepływu.

Prawo gazu doskonałego wyraża się wzorem:

$PV = nRT$

Gdzie:

• $P$ to ciśnienie gazu.
• $V$ to objętość gazu.
• $n$ to liczba moli gazu.
• $R$ jest stałą gazu doskonałego.
• $T$ to temperatura bezwzględna gazu.

Jeśli znasz ciśnienie, temperaturę i objętościowe natężenie przepływu, możesz obliczyć masowe natężenie przepływu, korzystając z gęstości gazu w danych warunkach.

Lepkość i liczba Reynoldsa

Lepkość płynu może również wpływać na działanie przepływomierza Vortex. Liczba Reynoldsa ($Re$) to bezwymiarowa wielkość opisująca reżim przepływu (laminarny lub turbulentny) i wyrażana wzorem:

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

Gdzie:

• $\rho$ to gęstość płynu.
• $v$ to prędkość płynu.
• $D$ to średnica rury.
• $\mu$ to lepkość dynamiczna płynu.

Przepływomierze Vortex najlepiej sprawdzają się w warunkach przepływu turbulentnego, zazwyczaj gdy liczba Reynoldsa przekracza pewną wartość (zwykle około 10^{4}$). Jeśli liczba Reynoldsa jest zbyt niska, wydzielanie wirów może stać się niestabilne, a przepływomierz może nie dawać dokładnych odczytów.

Uwagi dotyczące instalacji

Instalacja przepływomierza Vortex może również mieć wpływ na dokładność pomiaru natężenia przepływu. Należy go montować na prostym odcinku rurociągu, z dala od zakłóceń typu kolanka, zawory czy pompy. Wymagania dotyczące biegu prostego przed i za rurociągiem są zwykle określane przez producenta. Na przykład powszechnym wymaganiem jest posiadanie co najmniej 10 średnic prostej rury przed przepływomierzem i 5 średnic rury za przepływomierzem.

Porozmawiajmy teraz o niektórych alternatywach dla przepływomierzy Vortex. Jeśli znajdujesz się w sytuacji, w której przepływomierz Vortex może nie być najlepszym rozwiązaniem, możesz rozważyć inne typy przepływomierzy. Na przykładPrzepływomierz elektromagnetyczny LDGdoskonale nadaje się do pomiaru przepływu płynów przewodzących. Działa w oparciu o prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya. IPrzepływomierz turbinowyto inna opcja. Mierzy natężenie przepływu, zliczając obroty łopatki turbiny umieszczonej na drodze przepływu.

Jeśli jednak masz do czynienia z szeroką gamą płynów (cieczy, gazów i pary) i potrzebujesz niezawodnego i dokładnego pomiaru przepływu,Przepływomierz wirowyjest często najlepszym wyborem.

Jeśli jesteś zainteresowany zakupem przepływomierza Vortex lub masz jakiekolwiek pytania dotyczące obliczania natężenia przepływu, skontaktuj się z nami. Jesteśmy tutaj, aby pomóc Ci znaleźć odpowiednie rozwiązanie dla Twoich potrzeb w zakresie pomiaru przepływu. Niezależnie od tego, czy działasz w przemyśle chemicznym, spożywczym, czy w jakimkolwiek innym sektorze wymagającym dokładnego pomiaru przepływu, posiadamy wiedzę i produkty, które spełnią Twoje wymagania.

Referencje

• „Podręcznik pomiaru przepływu: zasady i praktyka” Richarda W. Millera
• Dokumentacja producenta przepływomierzy Vortex