Dalam sistem produksi industri, pengukuran aliran adalah mata rantai inti untuk memastikan stabilitas produksi, kualitas produk, dan pengendalian biaya. Baik itu transportasi bahan baku dan produk yang tepat di bidang petrokimia, dampak langsung aliran uap dan air pada efisiensi pembangkit listrik di industri tenaga listrik, atau pemantauan pembuangan air limbah dan gas buang di industri perlindungan lingkungan, keakuratan data aliran secara langsung menentukan kualitas operasi proses produksi.
Di antara berbagai peralatan pengukuran aliran, meter aliran vortex telah menjadi peralatan inti untuk pengukuran aliran industri karena keunggulan teknisnya yang unik. Mereka banyak digunakan dalam skenario industri di berbagai bidang dan memberikan dukungan data kunci untuk operasi produksi. Artikel berikut akan melakukan analisis rinci seputar prinsip kerja, karakteristik teknis, spesifikasi penggunaan, dan skenario aplikasi meter aliran vortex, yang mengungkap esensi teknis dari pengukuran yang efisien.
Pengoperasian meter aliran vortex didasarkan pada fenomena Jalan Vortex Karman dalam mekanika fluida. Ketika fluida mengalir melalui pembangkit vortex bawaan (biasanya badan tumpul non-streamlined) dari meter aliran pada kecepatan tertentu, vortex berputar bergantian terbentuk di kedua sisi badan tumpul karena efek viskositas dan inersia fluida. Vortex ini membentuk dua baris vortex reguler dengan arah rotasi berlawanan di hilir, yang dikenal sebagai "Jalan Vortex Karman".
Pembentukan fenomena ini adalah hasil yang tak terhindarkan dari interaksi antara pemisahan lapisan batas dan stabilitas fluida. Ketika fluida mendekati badan tumpul, lapisan batas terbentuk di permukaannya. Saat fluida mengalir, lapisan batas memisahkan diri pada posisi tertentu pada badan tumpul, membentuk vortex independen yang bergantian melepaskan diri di hilir, yang akhirnya membentuk Jalan Vortex Karman.
Hukum inti dari fenomena Jalan Vortex Karman adalah bahwa frekuensi pelepasan vortex berkorelasi positif dengan kecepatan fluida. Semakin tinggi kecepatan fluida, semakin banyak vortex yang dilepaskan dari kedua sisi badan tumpul per satuan waktu, dan semakin tinggi frekuensi pelepasan vortex. Dengan mengukur frekuensi ini secara akurat, kecepatan fluida dapat dihitung secara terbalik.
Hubungan di atas dijelaskan secara kuantitatif oleh rumus:f = StV/d. Dalam rumus:
- f adalah frekuensi vortex Karman di satu sisi pembangkit vortex (satuan: Hz), yang mencerminkan laju pelepasan vortex;
- V adalah kecepatan fluida rata-rata (satuan: m/s), yang merupakan parameter pengukuran inti;
- d adalah lebar pembangkit vortex (satuan: m), parameter geometris kunci dari badan tumpul;
- St adalah bilangan Strouhal (tanpa dimensi), yang tetap konstan dalam rentang bilangan Reynolds (Re) tertentu.
Untuk meter aliran vortex konvensional, ketika Re berada dalam rentang 10²~10⁵, nilai St kira-kira 0,2. Dalam rentang ini, jika frekuensi vortex f dan lebar pembangkit vortex d diketahui, kecepatan fluida V dapat diturunkan melalui rumus.
Setelah mendapatkan kecepatan fluida V, laju aliran volume atau laju aliran massa dapat dihitung lebih lanjut dengan menggabungkannya dengan luas penampang pipa.
-
Perhitungan Laju Aliran Volume: Jika luas penampang pipa adalah A (satuan: m²), rumus perhitungan untuk laju aliran volume Qv (satuan: m³/s) adalah Qv = V×A. Rumus ini menunjukkan bahwa ketika kecepatan aliran konstan, semakin besar luas penampang pipa, semakin besar volume fluida yang melewatinya per satuan waktu; ketika luas penampang pipa konstan, semakin tinggi kecepatan aliran, semakin besar laju aliran volume.
-
Perhitungan Laju Aliran Massa: Untuk skenario di mana pengukuran laju aliran massa diperlukan, laju aliran volume dikalikan dengan densitas fluida ρ (satuan: kg/m³). Rumus perhitungannya adalah Qm = Qv×ρ = V×A×ρ (satuan Qm: kg/s).
Melalui perhitungan di atas, meter aliran vortex dapat mengubah sinyal frekuensi pelepasan vortex menjadi data aliran yang diperlukan untuk produksi industri, memberikan dukungan data untuk pemantauan dan optimalisasi produksi.
Pesan Anda harus antara 20-3.000 karakter!
