فلومتر فشار تفاضلی چیست؟

فلومتر فشار تفاضلی :

سنج فشار دیفرانسیل (Δp) چیست؟

متر فشار دیفرانسیل بر اساس اصل انسداد جزئی جریان در لوله کار می کند. این باعث ایجاد اختلاف در فشار استاتیک بین سمت بالادست و پایین دست دستگاه می شود.

این تفاوت در فشار استاتیکی (که به آن فشار دیفرانسیل گفته می شود) اندازه گیری شده و برای تعیین نرخ جریان استفاده می شود.

مترهای فشار دیفرانسیل بسیار محبوب هستند و تخمین زده می شود که حداقل ۴۰ درصد از جریان سنج های صنعتی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند، دستگاه های فشار دیفرانسیل هستند که صفحه روزنه ای محبوب ترین آنهاست. دستگاه‌های فشار دیفرانسیل برای اندازه‌گیری طیف گسترده‌ای از سیالات مختلف از گازها گرفته تا مایعات بسیار چسبناک استفاده شده‌اند.

محبوب بودن فلومترهای فشار تفاضلی تا حدی به دلیل طراحی ساده و هزینه کم آنهاست. با خواندن این راهنما، ایده بسیار واضح تری از مزایا، گزینه های اندازه گیری قابل اجرا و کاربردهای استفاده از فشارسنج های تفاضلی خواهید داشت.

جریان سنج فشار دیفرانسیل

مفهوم استفاده از افت فشار ناشی ازجریان سیال از طریق محدودیت در لوله به عنوان اندازه گیری سرعت جریان به قرن هجدهم بازمی گردد. ، زمانی که توسط برنولی کشف شد.

اصول اساسی نحوه عملکرد یک فلومتر Δp در شکل زیر توضیح داده شده است.

اصل فشار دیفرانسیل. لوله های مانومتر تفاوت فشار استاتیک در بالادست و پایین دست را اندازه گیری می کند. محدودیت

هنگامی که یک سیال از یک محدودیت عبور می کند، به سرعت بیشتری شتاب می گیرد (یعنی V2 > V1 ) تا جریان جرم و در نتیجه فشار استاتیک خود را حفظ کند. قطره می کند. سپس این فشار تفاضلی (Δp) اندازه گیری میزان جریان در دستگاه است.

به عبارت ساده برای اندازه معین محدودیت، هرچه Δp بیشتر باشد، نرخ جریان بالاتر است.

رابطه بین فشار دیفرانسیل و سرعت جریان از معادله برنولی مشتق شده است.

استفاده از معادله برنولی، و بقای جرم، می توان نشان داد که فشار دیفرانسیل تولید شده متناسب با مجذور دبی جرمی، Qm (kg/s) است

DP”>>

بسیاری از دp مترهای موجود بر روی این اصل برای اندازه گیری اختلاف فشار بین بالادست و پایین دست کار می کنند، اما برخی از مترها هستند که از فشار دیفرانسیل به روش های دیگری استفاده می کنند، برای مثال، متر مساحت متغیر.

انواع دبی سنج فشار تفاضلی

متداول ترین انواع فشارسنج تفاضلی عبارتند از:

• صفحات اوریفیس

• لوله های ونتوری

• مخروط متر (مثلاً مخروط V)

• نازل

• متر تلفات کم (مثلاً لوله‌های Dall)

• متر منطقه متغیر

• جریان سنج ورودی

• مخروط ونتوری

• نازل های ونتوری

• صفحات را بکشید

مزایا و معایب DP متر

تعدادی از مزیت های عمومی مشترک در اکثر DP مترها وجود دارد.

اینها عبارتند از:

• ساخت آنها ساده است و فاقد قطعات متحرک است
• عملکرد آنها به خوبی درک میشود.
• آنها ارزان هستند – به خصوص در لوله های بزرگتر در مقایسه با مترهای دیگر
• آنها را می توان در هر جهتی استفاده کرد
• برای اکثر گازها و مایعات قابل استفاده هستند
• برخی از انواع برای برنامه های خاص نیازی به کالیبراسیون ندارند

معایب اصلی DP متر عبارتند از:

• محدوده‌پذیری (خرابی) کمتر از سایر انواع دبی سنج است
• ممکن است افت فشار قابل توجهی رخ دهد
• سیگنال خروجی غیرخطی با جریان است
• ضریب تخلیه و دقت ممکن است تحت تأثیر طرح لوله یا ماهیت جریان باشد
• ممکن است از اثرات پیری رنج ببرند، به عنوان مثال تجمع رسوبات یا فرسایش لبه های تیز

اصطلاحات رایج

بتا (β)

نسبت قطر یا بتا (گاهی اوقات به عنوان نسبت بتا نامیده می شود) نسبت بین قطر روزنه یا گلوی دستگاه به قطر لوله است.

دیفرانسیل”>

اغلب Δp متر بر حسب مقدار بتا و قطر آنها توصیف می شود تا با اندازه خط لوله مشخصی مطابقت داشته باشد، به عنوان مثال، یک لوله ۴ اینچی β= ۰٫۶ Venturi.

برای بیان اینکه یک Δp متر نسبت بتا پایینی دارد، به عنوان مثال β = ۰٫۲، به این معنی است که صفحه دارای یک سوراخ کوچک یا اندازه محدود است.

این باعث می شود که افت فشار در سرتاسر Δp متر بیشتر شود، که ممکن است به این معنی باشد که پمپی با فشار تخلیه بالاتر (از این رو گران تر) یا کمپرسور برای غلبه بر این مشکل نیاز است. افزایش افت فشار و حفظ سرعت جریان قابل دستیابی با بتا Δp متر بزرگتر.

از طرف دیگر، فشار دیفرانسیل بالاتر عموماً با دقت بیشتری نسبت به فشار کمتر قابل اندازه گیری است.

اثر استفاده از مقادیر مختلف بتا

اثر استفاده از مقادیر بزرگتر بتا عبارتند از:

• افزایش عدم قطعیت ضریب تخلیه
• اندازه گیری فشار دیفرانسیل کمتر در سراسر صفحه روزنه (و اندازه گیری این می تواند دشوارتر باشد)
• طولهای طولانی تری از لوله مستقیم بالادست برای اطمینان از پایداری و متقارن بودن پروفیل سرعت جریان از طریق صفحه روزنه لازم است
• میزان ناهمواری دیواره‌های لوله بر مشخصات جریان جریان از دهانه بیشتر تأثیر می‌پذیرد

تعدادی بسته اندازه برای صفحات روزنه ای موجود است که ابعاد صفحه مورد نیاز را محاسبه می کند. این نرم افزار از فرمول های تجربی مبتنی بر آزمایش واقعی استفاده می کند. اکثر نتایج برای مقادیر بتا ۰٫۳ تا ۰٫۷ در دسترس هستند.

مزایا:

• هزینه کم
• سهولت نصب
• در دسترس بودن استاندارد جامع (ISO 5167-2)
• بدون نیاز به کالیبراسیون – مقدار C از استاندارد
• در دسترس بودن طرح های مختلف، به عنوان مثال برای سیالات چسبناک، جریان های دو طرفه، جامدات معلق

معایب:

• خرابی کم (با سلول‌های Δp دامنه دوگانه قابل بهبود است)
• افت فشار بالا (۳۵ تا تقریباً ۱۰۰٪ Δp اندازه گیری شده بسته به بتا)
• خطاهای ناشی از فرسایش / آسیب به لبه های بالادست
• خطاهای ناشی از حساسیت بالا به نصب بالادست (مخصوصاً دستگاه‌های بتا بزرگ)

ضریب تخلیه (C)

ضریب تخلیه، C، پارامتری است که اثرات غیر ایده آل، به عنوان مثال تلفات انرژی به دلیل اصطکاک، هنگام استفاده از Δp متر را در نظر می گیرد.

تخلیه اساساً نسبت مقدار واقعی به اندازه گیری شده است نرخ جریان جرم.

ضریب تخلیه می تواند به صورت زیر باشد:

1. تعیین شده از یک استاندارد

• اندازه گیری جریان خوبی را با قیمت مناسب ارائه می دهد
• مخصوصاً در مواردی که تکرارپذیری مهمتر از دقت است مناسب است

یا

۲٫ تعیین شده توسط کالیبراسیون

• عدم قطعیت کمتری در اندازه‌گیری جریان ارائه می‌کند.

در نازل ها و لوله های ونتوری، جریان از مرز لوله نزدیک می شود و مقدار C معمولاً نزدیک به یک است.

اما برای صفحات اوریفیس C مقدار تقریباً ۰٫۶ دارد. مقادیر C را می‌توان از استاندارد (ISO 5167) برای نازل‌ها، لوله‌های Venturi و صفحات روزنه‌ای که با تلورانس‌های مشخص شده استاندارد تولید می‌شوند، بدست آورد.

خراب کردن یک DP متر

کاهش a meterنسبت حداکثر به حداقل دبی است که می توان با دقت اندازه گیری کرد. در حالت ایده‌آل، برای اندازه‌گیری طیف گسترده‌ای از دبی‌ها، نسبت چرخش زیاد مطلوب است

رابطه مربع بین نرخ جریان و Δp:

• اگر دبی ۵۰% مقیاس کامل باشد، Δp در ۲۵% مقیاس Δp کامل است
• اگر میزان جریان ۲۵٪ از مقیاس کامل باشد، پس Δp در ۶٫۲۵٪ از مقیاس Δp کامل است

گراف زیر رابطه مربعی بین فشار دیفرانسیل و دبی را نشان می دهد.

DP”>

این نشان می دهد که کاهش ۱۰:۱ در دبی به کاهش ۱۰۰:۱ در اندازه گیری فشار نیاز دارد (به شرطی که چگالی تقریباً ثابت باشد، مثلاً برای یک مایع).

از آنجایی که بدست آوردن اندازه گیری های دقیق در محدوده وسیعی از مقادیر Δp از یک فرستنده ساده بسیار دشوار است، این بدان معنی است که خاموشی معمولی یک Δp متر در واقع به تقریباً محدود می شود.

۴:۱ برای به دست آوردن اندازه گیری دقیق دبی.

در مقادیر پایین نرخ جریان Δp فرستنده به طور قابل توجهی افزایش می یابد. به عنوان مثال، یک سلول Δp معمولاً می تواند عدم قطعیت ۰٫۲٪ از مقیاس کامل (FS) را ارائه دهد. این بدان معنی است که در ۱٪ FS، عدم قطعیت فشار دیفرانسیل ۲۰٪ خواهد بود. بنابراین در دبی های کم اندازه گیری Δp بسیار دشوارتر می شود

در صورت استفاده از مبدل های چندگانه، چرخش متر می تواند تا حدود ۱۰:۱ افزایش یابد. به عنوان مثال، یک مبدل Δp می تواند بین ۱ تا ۱۰ درصد FS و دیگری در محدوده ۱۰ تا ۱۰۰ درصد FS باشد.

محاسبه دبی جرمی با استفاده از دستگاه های DP

هنگامی که مقدار Δp به دست آمد، جریان جرمی را می توان با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد.

جریان جرمی برای مایعات به صورت زیر داده می شود:

کجا:

C ضریب تخلیه است

در ناحیه گلو (محدودیت) است

Δp فشار دیفرانسیل است

p چگالی سیال است

d قطر گلو است

D قطر لوله است

به دلیل تراکم پذیری گازها، یک پارامتر اضافی به نام ضریب انبساط، ε، در معادله جریان جرمی استفاده می شود تا تغییر چگالی گاز را با کاهش فشار در محدودیت محاسبه کند.

جریان جرمی برای گازها با:

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

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.