Στο σύστημα βιομηχανικής παραγωγής, η μέτρηση ροής αποτελεί βασικό σύνδεσμο για τη διασφάλιση της σταθερότητας της παραγωγής, της ποιότητας των προϊόντων και του ελέγχου του κόστους. Είτε πρόκειται για την ακριβή μεταφορά πρώτων υλών και προϊόντων στον πετροχημικό τομέα, τον άμεσο αντίκτυπο της ροής ατμού και νερού στην απόδοση παραγωγής ενέργειας στη βιομηχανία ενέργειας, είτε την παρακολούθηση της εκκένωσης λυμάτων και αποβλήτων αερίων στη βιομηχανία προστασίας του περιβάλλοντος, η ακρίβεια των δεδομένων ροής καθορίζει άμεσα την ποιότητα λειτουργίας της διαδικασίας παραγωγής.
Μεταξύ διαφόρων εξοπλισμών μέτρησης ροής, οι μετρητές ροής στροβίλων έχουν γίνει ο βασικός εξοπλισμός για τη βιομηχανική μέτρηση ροής λόγω των μοναδικών τεχνικών τους πλεονεκτημάτων. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανικά σενάρια σε πολλούς τομείς και παρέχουν βασική υποστήριξη δεδομένων για τις λειτουργίες παραγωγής. Το ακόλουθο άρθρο θα πραγματοποιήσει μια λεπτομερή ανάλυση γύρω από την αρχή λειτουργίας, τα τεχνικά χαρακτηριστικά, τις προδιαγραφές χρήσης και τα σενάρια εφαρμογής των μετρητών ροής στροβίλων, αποκαλύπτοντας την τεχνική ουσία της αποτελεσματικής τους μέτρησης.
Η λειτουργία των μετρητών ροής στροβίλων βασίζεται στο φαινόμενο της Οδού Στροβίλων Karman στη μηχανική ρευστών. Όταν το ρευστό ρέει μέσω του ενσωματωμένου γεννήτριας στροβίλων (συνήθως ένα μη-αεροδυναμικό σώμα) του μετρητή ροής σε μια συγκεκριμένη ταχύτητα, εναλλασσόμενοι περιστρεφόμενοι στρόβιλοι σχηματίζονται και στις δύο πλευρές του σώματος λόγω των επιπτώσεων του ιξώδους και της αδράνειας του ρευστού. Αυτοί οι στρόβιλοι σχηματίζουν δύο κανονικές σειρές στροβίλων με αντίθετες κατευθύνσεις περιστροφής κατάντη, γνωστές ως «Οδός Στροβίλων Karman».
Ο σχηματισμός αυτού του φαινομένου είναι ένα αναπόφευκτο αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ του διαχωρισμού του οριακού στρώματος και της σταθερότητας του ρευστού. Όταν το ρευστό πλησιάζει το σώμα, ένα οριακό στρώμα σχηματίζεται στην επιφάνειά του. Καθώς το ρευστό ρέει, το οριακό στρώμα διαχωρίζεται σε μια συγκεκριμένη θέση στο σώμα, σχηματίζοντας ανεξάρτητους στρόβιλους που εκτοξεύονται εναλλάξ κατάντη, σχηματίζοντας τελικά την Οδό Στροβίλων Karman.
Ο βασικός νόμος του φαινομένου της Οδού Στροβίλων Karman είναι ότι η συχνότητα εκτόξευσης στροβίλων συσχετίζεται θετικά με την ταχύτητα του ρευστού. Όσο υψηλότερη είναι η ταχύτητα του ρευστού, τόσο περισσότεροι στρόβιλοι εκτοξεύονται από τις δύο πλευρές του σώματος ανά μονάδα χρόνου και τόσο υψηλότερη είναι η συχνότητα εκτόξευσης στροβίλων. Με την ακριβή μέτρηση αυτής της συχνότητας, η ταχύτητα του ρευστού μπορεί να υπολογιστεί αντίστροφα.
Η παραπάνω σχέση περιγράφεται ποσοτικά από τον τύπο: f = StV/d. Στον τύπο:
- f είναι η συχνότητα στροβίλων Karman στη μία πλευρά της γεννήτριας στροβίλων (μονάδα: Hz), η οποία αντικατοπτρίζει τον ρυθμό εκτόξευσης στροβίλων;
- V είναι η μέση ταχύτητα του ρευστού (μονάδα: m/s), η οποία είναι η βασική παράμετρος μέτρησης;
- d είναι το πλάτος της γεννήτριας στροβίλων (μονάδα: m), μια βασική γεωμετρική παράμετρος του σώματος;
- St είναι ο αριθμός Strouhal (αδιάστατος), ο οποίος παραμένει σταθερός εντός ενός συγκεκριμένου εύρους αριθμού Reynolds (Re).
Για τους συμβατικούς μετρητές ροής στροβίλων, όταν το Re είναι στην περιοχή 10²~10⁵, η τιμή του St είναι περίπου 0,2. Εντός αυτής της περιοχής, εάν η συχνότητα στροβίλων f και το πλάτος της γεννήτριας στροβίλων d είναι γνωστές, η ταχύτητα του ρευστού V μπορεί να προκύψει μέσω του τύπου.
Αφού ληφθεί η ταχύτητα του ρευστού V, η παροχή όγκου ή η παροχή μάζας μπορεί να υπολογιστεί περαιτέρω συνδυάζοντάς την με την εγκάρσια τομή του αγωγού.
-
Υπολογισμός Παροχής Όγκου: Εάν η εγκάρσια τομή του αγωγού είναι A (μονάδα: m²), ο τύπος υπολογισμού για την παροχή όγκου Qv (μονάδα: m³/s) είναι Qv = V×A. Αυτός ο τύπος υποδεικνύει ότι όταν η ταχύτητα ροής είναι σταθερή, όσο μεγαλύτερη είναι η εγκάρσια τομή του αγωγού, τόσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος του ρευστού που διέρχεται ανά μονάδα χρόνου. όταν η εγκάρσια τομή του αγωγού είναι σταθερή, όσο υψηλότερη είναι η ταχύτητα ροής, τόσο μεγαλύτερη είναι η παροχή όγκου.
-
Υπολογισμός Παροχής Μάζας: Για σενάρια όπου απαιτείται μέτρηση παροχής μάζας, η παροχή όγκου πολλαπλασιάζεται με την πυκνότητα του ρευστού ρ (μονάδα: kg/m³). Ο τύπος υπολογισμού είναι Qm = Qv×ρ = V×A×ρ (μονάδα του Qm: kg/s).
Μέσω των παραπάνω υπολογισμών, ο μετρητής ροής στροβίλων μπορεί να μετατρέψει το σήμα συχνότητας εκτόξευσης στροβίλων στα δεδομένα ροής που απαιτούνται για τη βιομηχανική παραγωγή, παρέχοντας υποστήριξη δεδομένων για την παρακολούθηση και τη βελτιστοποίηση της παραγωγής.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!
