Trong hệ thống sản xuất công nghiệp, đo lường dòng chảy là một liên kết cốt lõi để đảm bảo sự ổn định sản xuất, chất lượng sản phẩm và kiểm soát chi phí.Có phải là vận chuyển chính xác các nguyên liệu thô và sản phẩm trong lĩnh vực hóa dầu, ảnh hưởng trực tiếp của luồng hơi nước và nước đến hiệu quả sản xuất điện trong ngành công nghiệp điện, hoặc giám sát thải nước thải và khí thải trong ngành công nghiệp bảo vệ môi trường,Độ chính xác của dữ liệu dòng chảy trực tiếp quyết định chất lượng hoạt động của quy trình sản xuất.
Trong số các thiết bị đo lưu lượng khác nhau, máy đo lưu lượng xoáy đã trở thành thiết bị cốt lõi cho đo lưu lượng công nghiệp do những lợi thế kỹ thuật độc đáo của chúng.Chúng được sử dụng rộng rãi trong các kịch bản công nghiệp trên nhiều lĩnh vực và cung cấp hỗ trợ dữ liệu chính cho các hoạt động sản xuấtBài viết sau đây sẽ tiến hành phân tích chi tiết về nguyên tắc hoạt động, đặc điểm kỹ thuật, đặc điểm kỹ thuật sử dụng và kịch bản ứng dụng của máy đo lưu lượng xoáy,tiết lộ bản chất kỹ thuật của việc đo lường hiệu quả của chúng.
Hoạt động của máy đo dòng chảy xoáy dựa trên hiện tượng đường xoáy Karman trong cơ học chất lỏng.Khi chất lỏng chảy thông qua bộ tạo xoáy tích hợp (thường là một cơ thể bluff không hợp lý) của máy đo lưu lượng với tốc độ cụ thể, xoáy xoay xen kẽ được hình thành ở cả hai bên của cơ thể vách đá do tác động của độ nhớt và quán tính của chất lỏng.Những xoáy này tạo thành hai hàng xoáy thường xuyên với hướng quay ngược lại hạ lưu, được gọi là "Karman Vortex Street".
Sự hình thành của hiện tượng này là kết quả không thể tránh khỏi của sự tương tác giữa sự tách rời của lớp biên và sự ổn định của chất lỏng.một lớp ranh giới hình thành trên bề mặt của nóKhi chất lỏng chảy, lớp ranh giới tách ra ở một vị trí cụ thể trên cơ thể vách đá, tạo thành các xoáy độc lập mà xen kẽ đổ xuống dòng, cuối cùng tạo thành Karman Vortex Street.
Luật cơ bản của hiện tượng đường xoáy Karman là tần số xoáy liên quan đến vận tốc của chất lỏng.các xoáy nhiều hơn đổ từ cả hai bên của cơ thể vách đá mỗi đơn vị thời gianBằng cách đo chính xác tần số này, vận tốc chất lỏng có thể được tính ngược lại.
Mối quan hệ trên được mô tả định lượng bằng công thức:F = StV/dTrong công thức:
- flà tần số xoáy Karman ở một bên của máy tạo xoáy (đơn vị: Hz), phản ánh tốc độ đổ xoáy;
- Vlà vận tốc chất lỏng trung bình (đơn vị: m/s), là tham số đo lõi;
- dlà chiều rộng của máy tạo xoáy (đơn vị: m), một thông số hình học chính của thân cầu;
- Stlà số Strouhal (không có kích thước), vẫn không đổi trong phạm vi số Reynolds (Re) cụ thể.
Đối với các máy đo lưu lượng xoáy thông thường, khi Re nằm trong phạm vi 102 ~ 105, giá trị của St là khoảng 0.2Trong phạm vi này, nếu tần số xoáyfvà chiều rộng của máy tạo xoáydđược biết, vận tốc của chất lỏngVcó thể được dẫn ra thông qua công thức.
Sau khi nhận được vận tốc chất lỏngV, tốc độ lưu lượng khối lượng hoặc tốc độ lưu lượng khối lượng có thể được tính thêm bằng cách kết hợp nó với diện tích cắt ngang của đường ống.
-
Tính toán tỷ lệ lưu lượng khối lượng: Nếu diện tích cắt ngang của đường ống làA(đơn vị: m2), công thức tính toán tốc độ lưu lượng khối lượngQv(đơn vị: m3/s) làQv = V×ACông thức này chỉ ra rằng khi vận tốc dòng chảy là không đổi, càng lớn diện tích cắt ngang của đường ống, càng lớn khối lượng chất lỏng đi qua mỗi đơn vị thời gian;khi diện tích cắt ngang của đường ống là không đổi, tốc độ dòng chảy càng cao, tốc độ dòng chảy khối lượng càng lớn.
-
Tính toán tốc độ dòng chảy khối lượng: Đối với các kịch bản yêu cầu đo lưu lượng khối lượng, lưu lượng khối lượng được nhân với mật độ chất lỏngρCông thức tính toán là:Qm = Qv×ρ = V×A×ρ(đơn vị Qm: kg/s).
Thông qua các tính toán trên, máy đo lưu lượng xoáy có thể chuyển đổi tín hiệu tần số đổ xoáy thành dữ liệu lưu lượng cần thiết cho sản xuất công nghiệp,cung cấp hỗ trợ dữ liệu để giám sát và tối ưu hóa sản xuất.
