מבוא ויישום מדידה של מד זרימת מערבולת

מד הזרימה הסטנדרטי של הפתחים היה בשימוש נרחב במדידת זרימת קיטור רווי בשנות ה-80, אך מפיתוח מכשירי זרימה, אם כי למד זרימת הפתחים יש היסטוריה ארוכה ומגוון רחב של יישומים; אנשים למדו אותו היטב ונתוני הניסוי מלאים, אבל עדיין יש כמה ליקויים בשימוש במד זרימה סטנדרטי של פתחים למדידת זרימת קיטור רווי: ראשית, אובדן הלחץ גדול; שנית, צינור הדחף, שלוש קבוצות של שסתומים ומחברים קל לדלוף; שלישית, טווח המדידה קטן, בדרך כלל 3:1, מה שקל לגרום לערכי מדידה נמוכים עבור תנודות זרימה גדולות. למד זרימת המערבולת יש מבנה פשוט, ומשדר המערבולת מותקן ישירות על הצינור, מה שמתגבר על תופעת דליפת הצינור. בנוסף, למד זרימת המערבולת יש אובדן לחץ קטן וטווח רחב, ויחס טווח המדידה של קיטור רווי יכול להגיע ל-30:1. לכן, עם הבשלות של טכנולוגיית מדידת מד זרימת מערבולת, השימוש במד זרימת מערבולת פופולרי יותר ויותר.

1. עקרון המדידה של מד זרימת מערבולת

מד זרימת וורטקס משתמש בעקרון תנודת הנוזל כדי למדוד את הזרימה. כאשר הנוזל עובר דרך משדר זרימת המערבולת בצנרת, שתי שורות של מערבולות פרופורציונליות לקצב הזרימה נוצרות לסירוגין למעלה ולמטה מאחורי מחולל המערבולת של העמוד המשולש. תדירות השחרור של המערבולת קשורה למהירות הממוצעת של הנוזל הזורם דרך מחולל המערבולת ולרוחב האופייני של מחולל המערבולת, שניתן לבטא כך:

איפה: F הוא תדירות השחרור של מערבולת, הרץ; V היא המהירות הממוצעת של הנוזל הזורם דרך מחולל המערבולת, m/s; D הוא הרוחב האופייני של מחולל מערבולת, מ'; ST הוא מספר Strouhal, חסר מימד, וטווח הערכים שלו הוא 0.14-0.27. ST היא פונקציה של מספר ריינולדס, st=f (1/re).

כאשר מספר ריינולדס Re נמצא בטווח של 102-105, הערך st הוא בערך 0.2. לכן, במדידה, מספר ריינולדס של הנוזל צריך להיות 102-105 ותדר המערבולת f=0.2v/d.

לכן, ניתן לחשב את המהירות הממוצעת V של הנוזל הזורם דרך מחולל המערבולת על ידי מדידת תדירות המערבולת, ואז ניתן לקבל את הזרימה Q מהנוסחה q=va, כאשר a הוא שטח החתך של הנוזל הזורם דרך מחולל המערבולת.

כאשר המערבולת נוצרת משני צידי הגנרטור, החיישן הפיאזואלקטרי משמש למדידת שינוי העילוי לסירוגין בניצב לכיוון זרימת הנוזל, להמיר את שינוי העילוי לאות תדר חשמלי, להגביר ולעצב את אות התדר ולהוציא אותו. למכשיר המשני לצבירה ותצוגה.

2. יישום מד זרימת מערבולת

2.1 בחירת מד זרימת מערבולת

2.1.1 בחירת משדר זרימת מערבולת

במדידת קיטור רווי, החברה שלנו מאמצת משדר זרימת מערבולת פיאזואלקטרי מסוג VA המיוצר על ידי Hefei Instrument General Factory. בשל הטווח הרחב של מד זרימת מערבולת, ביישום מעשי, נחשב בדרך כלל שזרימת הקיטור הרווי אינה נמוכה מהגבול התחתון של מד זרימת המערבולת, כלומר, קצב זרימת הנוזל לא חייב להיות נמוך מ-5 מ' / ס. משדרי זרימת וורטקס בקטרים ​​שונים נבחרים בהתאם לצריכת הקיטור, ולא לפי קוטרי צינור התהליך הקיימים.

2.1.2 בחירת משדר לחץ לפיצוי לחץ

בשל צינור הקיטור הרווי הארוך ותנודת הלחץ הגדולה, יש לאמץ פיצוי לחץ. בהתחשב ביחס התואם בין לחץ, טמפרטורה וצפיפות, ניתן לאמץ רק פיצוי לחץ במדידה. מכיוון שלחץ הקיטור הרווי של צינור החברה שלנו הוא בטווח של 0.3-0.7מפא, ניתן לבחור בטווח של משדר הלחץ כ-1MPa.