In het industriële productiesysteem is debietmeting een cruciale schakel om de stabiliteit van de productie, de productkwaliteit en de kostenbeheersing te waarborgen. Of het nu gaat om het nauwkeurig transporteren van grondstoffen en producten in de petrochemische sector, de directe impact van stoom- en waterdebiet op de efficiëntie van de energieopwekking in de energiesector, of de monitoring van afvalwater en afgasemissies in de milieubeschermingsindustrie, de nauwkeurigheid van de debietgegevens bepaalt direct de kwaliteit van de productieprocessen.
Onder de verschillende debietmeetapparatuur zijn werveldebietmeters de belangrijkste apparatuur geworden voor industriële debietmeting vanwege hun unieke technische voordelen. Ze worden veel gebruikt in industriële scenario's in meerdere velden en leveren essentiële gegevens ter ondersteuning van de productieprocessen. Het volgende artikel zal een gedetailleerde analyse uitvoeren rond het werkingsprincipe, de technische kenmerken, de gebruiksspecificaties en de toepassingsscenario's van werveldebietmeters, waarbij de technische essentie van hun efficiënte meting wordt onthuld.
De werking van werveldebietmeters is gebaseerd op het Karman-wervelstraatfenomeen in de vloeistofmechanica. Wanneer vloeistof met een specifieke snelheid door de ingebouwde wervelgenerator (meestal een niet-gestroomlijnd bloklichaam) van de debietmeter stroomt, worden er afwisselend roterende wervels gevormd aan beide zijden van het bloklichaam als gevolg van de effecten van vloeistofviscositeit en traagheid. Deze wervels vormen twee regelmatige rijen wervels met tegengestelde rotatierichtingen stroomafwaarts, bekend als de "Karman-wervelstraat".
De vorming van dit fenomeen is een onvermijdelijk resultaat van de interactie tussen grenslagenscheiding en vloeistofstabiliteit. Wanneer vloeistof het bloklichaam nadert, vormt zich een grenslaag op het oppervlak ervan. Naarmate de vloeistof stroomt, scheidt de grenslaag zich op een specifieke positie op het bloklichaam, waardoor onafhankelijke wervels ontstaan die afwisselend stroomafwaarts worden afgeworpen, wat uiteindelijk de Karman-wervelstraat vormt.
De kernwet van het Karman-wervelstraatfenomeen is dat de wervelafwerpfrequentie positief gecorreleerd is met de vloeistofsnelheid. Hoe hoger de vloeistofsnelheid, hoe meer wervels per tijdseenheid van beide zijden van het bloklichaam worden afgeworpen en hoe hoger de wervelafwerpfrequentie. Door deze frequentie nauwkeurig te meten, kan de vloeistofsnelheid omgekeerd worden berekend.
De bovenstaande relatie wordt kwantitatief beschreven door de formule: f = StV/d. In de formule:
- f is de Karman-wervelfrequentie aan één kant van de wervelgenerator (eenheid: Hz), die de wervelafwerpsnelheid weergeeft;
- V is de gemiddelde vloeistofsnelheid (eenheid: m/s), wat de kernmeetparameter is;
- d is de breedte van de wervelgenerator (eenheid: m), een belangrijke geometrische parameter van het bloklichaam;
- St is het getal van Strouhal (dimensionloos), dat constant blijft binnen een specifiek Reynoldsgetal (Re) bereik.
Voor conventionele werveldebietmeters, wanneer Re in het bereik van 10²~10⁵ ligt, is de waarde van St ongeveer 0,2. Binnen dit bereik, als de wervelfrequentie f en de breedte van de wervelgenerator d bekend zijn, kan de vloeistofsnelheid V worden afgeleid via de formule.
Na het verkrijgen van de vloeistofsnelheid V, kan het volumestroomdebiet of massastroomdebiet verder worden berekend door deze te combineren met de dwarsdoorsnede van de pijpleiding.
-
Volumestroomdebietberekening: Als de dwarsdoorsnede van de pijpleiding A is (eenheid: m²), is de berekeningsformule voor het volumestroomdebiet Qv (eenheid: m³/s) Qv = V×A. Deze formule geeft aan dat wanneer de stroomsnelheid constant is, hoe groter de dwarsdoorsnede van de pijpleiding, hoe groter het volume vloeistof dat per tijdseenheid passeert; wanneer de dwarsdoorsnede van de pijpleiding constant is, hoe hoger de stroomsnelheid, hoe groter het volumestroomdebiet.
-
Massastroomdebietberekening: Voor scenario's waar massastroomdebietmeting vereist is, wordt het volumestroomdebiet vermenigvuldigd met de vloeistofdichtheid ρ (eenheid: kg/m³). De berekeningsformule is Qm = Qv×ρ = V×A×ρ (eenheid van Qm: kg/s).
Door de bovenstaande berekeningen kan de werveldebietmeter het wervelafwerpfrequentiesignaal omzetten in de debietgegevens die nodig zijn voor industriële productie, wat gegevensondersteuning biedt voor productiemonitoring en -optimalisatie.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!
