No products in the cart.

۱. مقدمه
در دو پست قبلی، به بررسی جریان آرام و مغشوش و پروفیل سرعت در لوله ها پرداختیم. در پست اول (جریان آرام و مغشوش در لولهها)، تفاوت های بین جریان آرام و مغشوش و اهمیت آنها در صنعت را بررسی کردیم. در پست دوم (پروفیل سرعت در لولهها)، پروفیل سرعت در جریان آرام و مغشوش و روشهای محاسبه دبی را بررسی کردیم.
در انتهای پست دوم این سوال مطرح شد: “آیا می توان در جریان مغشوش همانند جریان آرام، با اندازه گیری سرعت در یک نقطه (مانند مرکز لوله) دبی را به دست آورد؟”
در این پست، به کاربرد این مفاهیم در اندازه گیری دبی توسط فلومترهای Insertion می پردازیم و روش های مختلفی که سازندگان این دستگاه ها استفاده می کنند را بررسی می کنیم.
۲. فلومترهای Insertion چیستند؟
فلومترهای Insertion نوعی از فلومترها هستند که پروب آنها به داخل لوله وارد می شود و سرعت سیال را در یک نقطه مشخص اندازه گیری میکنند. این دستگاه ها معمولاً برای اندازه گیری دبی در لوله های بزرگ استفاده می شوند. در شکل پیوست شده، می توانید نمونه هایی از فلومترهای Insertion را مشاهده کنید.
فاصله ای که پروب فلومترهای نوع Insertion از دیواره لوله قرار می گیرند، معمولاً بر اساس استانداردهای صنعتی و طراحی دستگاه تعیین می شود. این فاصله به گونه ای انتخاب می شود که سرعت اندازه گیری شده نماینده ی خوبی از سرعت متوسط جریان در لوله باشد. در ادامه، جزئیات بیشتری درباره این فاصله ارائه خواهد شد:
۳. محل سرعت متوسط در جریان آرام
در جریان آرام، پروفیل سرعت سهموی است و سرعت در مرکز لوله حداکثر است. سرعت متوسط جریان در این حالت در فاصله ای معینی از دیواره لوله قرار دارد که با فرمول پست قبلی محاسبه می شود.
- فاصله از دیواره لوله: در جریان آرام، سرعت متوسط در فاصله ی 0.293R (یا ۲۹٫۳٪ از شعاع لوله) از دیواره لوله قرار دارد.
- محاسبه دبی: با اندازه گیری سرعت در مرکز لوله (vmax)، می توان سرعت متوسط، که نصف سرعت ماکزیمم است) را محاسبه کرده و سپس دبی را به دست آورد یا پراب فلومتر را در فاصله ای که در بند قبل ذکر شد قرار داد تا مستقیما سرعت متوسط به دست آید.
۴. محل سرعت متوسط در جریان مغشوش
در جریان مغشوش، پروفیل سرعت مسطح تر است و سرعت در نزدیکی دیواره ها به سرعت افزایش می یابد. این موضوع و وابستگی به عدد رینولدز باعث می شود که تعیین محل سرعت متوسط پیچیده تر باشد. با این حال، سازندگان فلومترهای Insertion معمولاً از یکی از سه روش زیر استفاده می کنند:
الف. روش یک هشتم قطر لوله
- تعریف: در این روش، پروب در فاصله ی یک هشتم قطر لوله از دیواره لوله قرار می گیرد. این فاصله تقریباً معادل 0.125D یا ۱۲٫۵٪ از قطر لوله است.
- مزایا: ساده تر است و نیاز به محاسبات پیچیده ندارد. در بسیاری از صنایع و شرایط جریان کاربرد دارد. دقت قابل قبولی در بسیاری از موارد ارائه می دهد.
- معایب: در جریان مغشوش، دقت این روش ممکن است کاهش یابد.
ب. روش (Mean Axial Velocity Method)
- تعریف: در این روش، پراب در فاصله 0.242R از دیواره لوله قرار می گیرد، جایی که سرعت محلی تقریباً برابر با سرعت متوسط جریان است. لازم به ذکر است که عدد فوق بر مبنای استاندارد ISO7145(1982) به دست آمده است. این استاندارد اکنون قابل استناد نیست ولی همچنان توسط برخی سازندگان مورد استفاده قرار می گیرد. مجددا تاکید می شود برای بررسی انواع مدل های دیگر می توانید به مراجع انتهای این مقاله مخصوصا کتاب اندازه گیری دبی میلر مراجعه نمایید.
- مزایا: سرعت اندازه گیری شده تقریباً برابر با سرعت متوسط است، بنابراین نیازی به محاسبه ی اضافی نیست. دقت بالاتری در جریان مغشوش دارد.
- معایب: نیاز به نصب دقیق پروب در فاصله ی مشخصی از دیواره لوله.
ج. روش مرکز لوله (Centre Line Method)
- تعریف: در این روش، پروب در مرکز لوله قرار میگیرد و سرعت در این نقطه اندازه گیری می شود. سپس با استفاده از روابطی که سرعت مرکز لوله را به سرعت متوسط مرتبط می کنند، دبی محاسبه می شود.
- مزایا: ساده تر است و در جریان آرام دقت خوبی دارد.
- معایب: در جریان مغشوش، دقت کمتری دارد، زیرا سرعت در مرکز لوله ممکن است نماینده ی خوبی برای سرعت متوسط نباشد.
5. نتیجه گیری
اندازه گیری دبی توسط فلومترهای Insertion به طور مستقیم به پروفیل سرعت در لوله ها وابسته است. در جریان آرام، سرعت متوسط به راحتی قابل محاسبه است، اما در جریان مغشوش، سازندگان معمولاً از یکی از سه روش زیر را استفاده می کنند:
(1/8)D
0.242R
Centre Line Method
در جدول زیر این سه روش با هم مقایسه شده اند:
با توجه به تنوع روش های مورد استفاده، پیشنهاد می شود قبل از نصب این فلومترها، حتما دستورالعمل نصب دستگاه را مطالعه کنید.
مراجع:
Flow Measurement Engineering Handbook, Author(s): Richard Miller, Publisher: McGraw-Hill Professional, Year: 1996
https://cdn.standards.iteh.ai/samples/13737/7cb86b65e2b04e0bb6d1f3c86b3be4e7/ISO-7145-1982.pdf
https://www.wrc.org.za/wp-content/uploads/mdocs/871-1-981.pdf
https://www.wrc.org.za/wp-content/uploads/mdocs/WaterSA_1995_02_0862.PDF