اصل کار کنتر جریان لامینار

پرگاران

20 خرداد 1401

دقیقه زمان برای مطالعه

امتیاز بدهید

کار کنتر جریان لامینار چیست؟

شکل منحصربفرد دیفرانسیل اندازه‌گیری جریان مبتنی بر فشار شایسته بخش خاص خود در این فصل اندازه‌گیری جریان است، و آن دبی‌سنج آرام است.

جریان آرام وضعیتی از حرکت سیال است که در آن نیروهای چسبناک (اصطکاک سیال داخلی) تا حد زیادی نیروهای اینرسی (سینتیکی) را تحت الشعاع قرار می دهند. یک جریان جریان در حالت جریان آرام، هیچ تلاطمی از خود نشان نمی‌دهد، با هر مولکول سیال در مسیر خاص خود، با اختلاط محدود و برخورد با مولکول‌های مجاور.

مکانیسم غالب مقاومت در برابر حرکت سیال در رژیم جریان آرام، اصطکاک با دیواره لوله یا لوله است. جریان آرام از نظر کیفی با مقادیر کم عدد رینولدز پیش‌بینی می‌شود.

این افت فشار ایجاد شده توسط اصطکاک سیال در یک جریان آرام، قابل اندازه‌گیری است و در معادله هاگن-پوازوی بیان می‌شود:

کلاس

کجا،

Q = نرخ جریان

ΔP = فشار در طول یک لوله کاهش یافته است

D = قطر لوله

μ = ویسکوزیته سیال

L = طول لوله

k = محاسبه ضریب برای واحدهای اندازه گیری

لمینار عناصر جریان سنج عموماً از یک یا چند لوله تشکیل شده است که طول آنها بسیار بیشتر از قطر داخلی است و به گونه ای چیده شده اند که سرعت جریان آهسته ای تولید کند.

جریان سنج آرام

یک مثال در اینجا نشان داده شده است:

قطر منبسط شده عنصر جریان سرعت سیال کمتری را نسبت به لوله‌های ورودی و خروجی از عنصر تضمین می‌کند. این عدد رینولدز را تا جایی کاهش می‌دهد که رژیم جریان رفتار آرامی از خود نشان می‌دهد.

تعداد زیادی از لوله‌های با قطر کوچک که در ناحیه وسیع عنصر بسته‌بندی شده‌اند، سطح دیوار مناسبی را برای تأثیر ویسکوزیته سیال فراهم می‌کنند و افت فشار کلی را از ورودی به خروجی که توسط ترانسمیتر فشار دیفرانسیل اندازه گیری می شود. این افت فشار دائمی است (بدون بازیابی فشار پایین دست) زیرا مکانیسم افت فشار اصطکاک است: اتلاف کامل (از دست دادن) انرژی به شکل گرما.

یکی دیگر از شکل های رایج عنصر جریان آرام، به سادگی یک سیم پیچی لوله مویرگی: یک لوله بلند با قطر داخلی بسیار کوچک. قطر داخلی کوچک چنین لوله ای تأثیرات مرزی دیوار را غالب می کند، به طوری که رژیم جریان در طیف وسیعی از نرخ های جریان به صورت آرام باقی می ماند.

طبیعت بسیار محدود کننده یک لوله مویرگی، البته، استفاده از چنین عناصر جریان را به نرخ های جریان بسیار پایین مانند آنچه در شبکه های نمونه برداری از ابزارهای تحلیلی خاص با آن مواجه می شود، محدود می کند.

مزایای فلومتر لامینار

یک مزیت منحصر به فرد جریان سنج آرام، رابطه خطی آن بین سرعت جریان و افت فشار توسعه یافته است.

تنها اندازه گیری جریان بر اساس فشار برای لوله های پر شده که رابطه فشار/جریان خطی را نشان می دهد.

این بدان معناست که برای به دست آوردن اندازه‌گیری‌های جریان خطی با یک فلومتر آرام، هیچ مشخصه «ریشه مربعی» لازم نیست.

معایب فلومتر لامینار

عیب بزرگ این نوع متر وابستگی آن به ویسکوزیته سیال است که به نوبه خود به شدت تحت تأثیر دمای سیال است.

بنابراین، تمام فلومترهای آرام برای بدست آوردن اندازه‌گیری‌های دقیق نیاز به جبران دما دارند و برخی حتی از سیستم‌های کنترل دما استفاده می‌کنند تا دمای سیال را هنگام حرکت در عنصر ثابت نگه دارند.

کاربردهای جریان سنج لامینار

عناصر جریان آرام وسیع ترین کاربرد خود را در ابزارهای پنوماتیک، که در آن رابطه فشار/جریان خطی بسیار سودمند است (برای جریان هوای ابزار مانند یک مقاومت عمل می‌کند) و ویسکوزیته سیال (هوای ابزار) نسبتاً ثابت است. p>

برای مثال، کنترل‌کننده‌های پنوماتیک، از محدودکننده‌های آرام به عنوان بخشی از ماژول‌های محاسبه مشتق و انتگرال استفاده می‌کنند، ترکیبی از “مقاومت” از محدود کننده و “خازن” از محفظه‌های حجمی که یک نوعی شبکه ثابت زمانی پنوماتیکی (τ ).