مبانی اندازه گیری جریان

مبانی اندازه گیری جریان چیست؟

اندازه گیری جریان سابقه ای در حدود ۳۰۰۰ سال دارد. تنها در ۲۰۰ سال گذشته مورد مطالعه قرار گرفته است

و در ۳۰ سال گذشته تمام تکنیک های جدید تکامل یافت.

در حال حاضر روش‌های بسیار متنوعی برای اندازه‌گیری جریان مایعات، جامدات، گازها و بخارها وجود دارد.

مبانی اندازه گیری جریان

سه مقدار جریان مختلف برای اندازه گیری وجود دارد:-

1. سرعت واقعی سیال در یک نقطه معین (برحسب متر در ثانیه اندازه گیری می شود).
2. میزان حجم جریان (برحسب متر مکعب در دقیقه اندازه گیری می شود).
3. میزان جریان جرمی (بر حسب کیلوگرم در ثانیه اندازه گیری می شود).

همچنین می توان جریان کل را که حجم یا جرم کل جریان در یک دوره زمانی تعیین شده است اندازه گیری کرد.

سیستم های اندازه گیری جریان سیالات اطلاعات حیاتی را برای اهداف زیر فراهم می کنند:-

• برنامه ریزی تولید ;- مقدار محصول عرضه شده به مشتریان معمولاً بر اساس تقاضای فصلی متفاوت است. معمولاً نرخ متوسط ​​تولید در یک روز تقویمی برنامه‌ریزی می‌شود که دوره‌های خاموشی لازم برای تعمیر و نگهداری و بازرسی را در نظر می‌گیرد.
• کیفیت محصول ;- کنترل‌کننده‌های جریان در ترکیب متناسب محصولات میانی برای تولید محصولات نهایی مطابق با مشخصات با کیفیت ثابت لازم هستند.
• کنترل فرآیند ;- گاهی اوقات از فلومترها برای کنترل برخی دیگر از متغیرهای اصلی فرآیند استفاده می شود. به عنوان مثال در ستون جداکننده، سطوح مایع با تغییر نرخ جریان فرآیند در ستون‌ها نیز با تغییر نرخ جریان سیال فرآیندی که از آنها عبور می‌کند ثابت نگه داشته می‌شوند. فشار در ستون نیز با تغییر نرخ جریان محیط خنک کننده ثابت نگه داشته می شود.

Flow چیست؟

جریان به عنوان سیال (مایعات یا/و گازها) در حال حرکت تعریف می شود.

عوامل موثر بر نرخ جریان در لوله ها :

عوامل اصلی موثر بر جریان سیالات از طریق لوله ها عبارتند از:

• سرعت سیال.
• اصطکاک سیال در تماس با لوله.
• ویسکوزیته سیال.
• چگالی سیال.

سرعت سیال

سرعت سیال به فشار سر که سیال را با فشار وارد لوله می کند بستگی دارد. هرچه فشار هد بیشتر باشد، سرعت جریان سیال سریع‌تر است (همه عوامل دیگر ثابت می‌مانند)، و در نتیجه، حجم جریان بیشتر می‌شود.

اندازه لوله نیز بر سرعت جریان تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، دو برابر کردن قطر یک لوله، سرعت جریان بالقوه را چهار برابر افزایش می دهد.

اصطکاک لوله

اصطکاک لوله سرعت جریان سیالات را در لوله ها کاهش می دهد و بنابراین یک عامل منفی در نظر میگیرند.

به دلیل اصطکاک سیال در تماس با لوله، سرعت جریان سیال در نزدیکی دیواره های لوله کمتر از مرکز است. هر چه لوله صاف تر، تمیزتر و بزرگتر باشد، اصطکاک لوله تاثیر کمتری بر سرعت جریان کلی سیال دارد.

ویسکوزیته (η)، یا اصطکاک مولکولی درون یک سیال، بر سرعت جریان سیالات تأثیر منفی می گذارد.

ویسکوزیته و اصطکاک لوله باعث کاهش سرعت جریان سیال در نزدیکی دیواره های لوله می شود.

با تغییر دما افزایش یا کاهش می یابد، اما نه همیشه آنطور که ممکن است انتظار می رود.

در مایعات، ویسکوزیته معمولاً با افزایش دما کاهش می یابد.

با این حال، در برخی از سیالات ویسکوزیته می تواند شروع به افزایش بیش از دماهای خاص کند. به طور کلی، هر چه ویسکوزیته سیال بالاتر باشد، سرعت جریان سیال کمتر است (سایر عوامل ثابت می مانند).

ویسکوزیته در واحد سانتی پویز اندازه گیری می شود. نوع دیگری از ویسکوزیته به نام ویسکوزیته سینماتیکی با واحد سنتستوک اندازه گیری می شود. از تقسیم سانتی پویز بر وزن مخصوص سیال به دست می آید.

تراکم

چگالی (ρ) یک سیال بر نرخ جریان تأثیر می گذارد، زیرا سیال متراکم تر به فشار بالای سر نیاز دارد تا نرخ جریان مطلوب را حفظ کند. همچنین، این واقعیت که گازها تراکم پذیر هستند، در حالی که مایعات اساساً اینگونه نیستند، اغلب مستلزم آن است که از روش های مختلفی برای اندازه گیری سرعت جریان مایعات، گازها یا مایعات دارای گاز در آنها استفاده شود.

مشخص میشود که مهم ترین عوامل جریان را می توان با هم در یک پارامتر بدون بعد به نام عدد رینولدز مرتبط کرد.

درک جریان

قانون جریان

اگر مایع از طریق لوله ای با قطرهای مختلف جریان یابد، در هر زمان خاص حجم یکسانی در همه نقاط جریان دارد. این بدان معناست که سرعت مایع باید در یک نقطه باریک افزایش یابد (شکل زیر را ببینید).

کلاس

تعادل انرژی در جریان

برگردیم به این اصل که انرژی در یک سیستم حفظ می شود. ممکن است فقط از حالتی به حالت دیگر تغییر کند، همین اصل در مورد جریان در یک سیستم بسته جریان نیز صدق می کند. نمودار زیر را در نظر بگیرید:

مایع با چگالی ρ_o به طور مداوم در لوله ای با قطرهای کاهش یافته از A به B جریان می یابد.

دو نقطه روی لوله با یک ضربه خورده است.

لوله کوچک، یعنی Tapping 1 & با ضربه زدن روی ۲، دو سطح مختلف فشار ایجاد می شود.

قانون بقای انرژی، در رابطه با سیال جاری، بیان می کند که تا زمانی که سیستم بسته نگه داشته شود، انرژی کل جریان مایع تغییر نمی کند. (بدون تأثیر خارجی)”.

با غفلت از انواع انرژی که در طول جریان تغییر نمی کنند، انرژی کل تشکیل میشود.

من. انرژی بالقوه (به دلیل موقعیت، و وابسته به ارتفاع سر مایع و فشار ساکن، برابر با mg·g·h است).

ii. انرژی جنبشی (به دلیل حرکت و وابسته به سرعت جریان و فشار برگشتی برابر است با ½mv²)

کلاس

اگر سرعت با کاهش سطح مقطع افزایش یابد، انرژی حرکت افزایش می یابد. از آنجایی که انرژی کل ثابت می ماند، انرژی پتانسیل و/یا فشار باید با کاهش سطح مقطع کمتر شود.

هیچ تغییر قابل اندازه گیری در انرژی پتانسیل وجود ندارد.

با این حال، فشار استاتیک، بسته به فشار برگشتی، یعنی وابسته به سرعت جریان، تغییر می‌کند.

عمدتاً فشار استاتیکی است که در “سیستم هیدرواستاتیک” اهمیت دارد، زیرا ارتفاع سر مایع و سرعت جریان معمولاً خیلی کوچک است.

مقالاتی که ممکن است دوست داشته باشید:

انواع مختلف دستگاه‌های جریان

فرستنده جرم کوریولیس

جریان چرخ دست و پا زدن متر

اصل نازل جریان

پویانمایی متر ونتوری

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.