วิธีการคำนวณอัตราการไหลที่วัดได้จากเครื่องวัดอัตราการไหลแบบ Vortex Flowmeter?

เฮ้! ฉันเป็นซัพพลายเออร์ของ Vortex Flowmeters และวันนี้ฉันอยากจะพูดคุยเกี่ยวกับวิธีคำนวณอัตราการไหลที่วัดโดย Vortex Flowmeter เป็นหัวข้อที่เจ๋งมาก และฉันจะแยกย่อยด้วยวิธีที่เข้าใจง่าย

ก่อนอื่น เรามาพูดคุยกันก่อนว่า Vortex Flowmeter คืออะไร เครื่องวัดการไหลแบบวอร์เท็กซ์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดอัตราการไหลของของเหลว (ของเหลว ก๊าซ หรือไอน้ำ) ในท่อ มันทำงานตามหลักการของถนน von Kármán vortex เมื่อของไหลไหลผ่านวัตถุหน้าผา (วัตถุที่ไม่คล่องตัว) ที่วางอยู่ในเส้นทางการไหล น้ำวนจะหลั่งสลับกันจากด้านใดด้านหนึ่งของวัตถุหน้าผา ความถี่ของการไหลของกระแสน้ำวนเหล่านี้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วการไหลของของไหล

ตอนนี้เรามาดูสาระสำคัญของการคำนวณอัตราการไหลกันดีกว่า สูตรพื้นฐานสำหรับการคำนวณอัตราการไหลโดยใช้ Vortex Flowmeter คือ:

$Q = ฉ / K$

ที่ไหน:

• $Q$ คืออัตราการไหลตามปริมาตร (ในหน่วย เช่น ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง, $m^{3}/h$ หรือแกลลอนต่อนาที, GPM)
• $f$ คือความถี่ของกระแสน้ำวนไหล (วัดเป็นเฮิรตซ์, เฮิร์ตซ์)
• $K$ คือตัวประกอบมิเตอร์ (เป็นหน่วยของพัลส์ต่อหน่วยปริมาตร เช่น พัลส์ต่อลูกบาศก์เมตร $p/m^{3}$)

แฟคเตอร์มิเตอร์ $K$ คือค่าคงที่การสอบเทียบเฉพาะสำหรับ Vortex Flowmeter แต่ละตัว จะถูกกำหนดในระหว่างกระบวนการสอบเทียบที่โรงงาน การสอบเทียบจะพิจารณาถึงคุณลักษณะทางกายภาพของโฟลว์มิเตอร์ เช่น ขนาดของตัวทู่และเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อไหล

สมมติว่าคุณได้ติดตั้งเครื่องวัดการไหลวนของกระแสน้ำวนในไปป์ไลน์ และคุณวัดความถี่ของการไหลของกระแสน้ำวน คุณสามารถหารความถี่นี้ด้วยปัจจัยมิเตอร์เพื่อให้ได้อัตราการไหลตามปริมาตร ตัวอย่างเช่น หากความถี่ของกระแสน้ำวนไหล $f = 50$ Hz และตัวประกอบมิเตอร์ $K = 100$ พัลส์ต่อลูกบาศก์เมตร ดังนั้น อัตราการไหลเชิงปริมาตร $Q$ จะเป็น:

$Q=\frac{50}{100}=0.5m^{3}/h$

แต่มันไม่ได้ตรงไปตรงมาเสมอไป มีบางสิ่งที่คุณต้องพิจารณา

ผลกระทบของอุณหภูมิและความดัน

ความหนาแน่นของของเหลวสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามอุณหภูมิและความดัน สำหรับก๊าซและไอน้ำ สิ่งนี้สำคัญอย่างยิ่ง เมื่อความหนาแน่นเปลี่ยนแปลง ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลตามปริมาตรและอัตราการไหลของมวลก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วย ในกรณีนี้ คุณอาจต้องวัดอุณหภูมิและความดันของของไหล และใช้กฎของแก๊สในอุดมคติหรือสมการที่เหมาะสมอื่นๆ เพื่อแปลงอัตราการไหลของปริมาตรเป็นอัตราการไหลของมวล

กฎก๊าซในอุดมคติให้ไว้โดย:

$PV = nRT$

ที่ไหน:

• $P$ คือความดันของแก๊ส
• $V$ คือปริมาตรของก๊าซ
• $n$ คือจำนวนโมลของก๊าซ
• $R$ คือค่าคงที่ของก๊าซในอุดมคติ
• $T$ คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ของก๊าซ

หากคุณทราบความดัน อุณหภูมิ และอัตราการไหลตามปริมาตร คุณสามารถคำนวณอัตราการไหลของมวลโดยใช้ความหนาแน่นของก๊าซในสภาวะที่กำหนด

ความหนืดและเลขเรย์โนลด์ส

ความหนืดของของเหลวยังส่งผลต่อประสิทธิภาพของ Vortex Flowmeter อีกด้วย ตัวเลข Reynolds ($Re$) เป็นปริมาณไร้มิติที่อธิบายรูปแบบการไหล (แบบราบเรียบหรือแบบปั่นป่วน) และกำหนดโดย:

$Re=\frac{\rho vD}{\mu}$

ที่ไหน:

• $\rho$ คือความหนาแน่นของของไหล
• $v$ คือความเร็วของของไหล
• $D$ คือเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ
• $\mu$ คือความหนืดไดนามิกของของไหล

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์ทำงานได้ดีที่สุดในระบบการไหลแบบปั่นป่วน โดยทั่วไปเมื่อตัวเลขเรย์โนลด์สอยู่เหนือค่าที่กำหนด (ปกติจะอยู่ที่ประมาณ $10^{4}$) หากตัวเลขเรย์โนลด์สต่ำเกินไป การไหลของกระแสน้ำวนอาจไม่เสถียร และเครื่องวัดการไหลอาจไม่อ่านค่าได้อย่างแม่นยำ

ข้อควรพิจารณาในการติดตั้ง

การติดตั้ง Vortex Flowmeter ยังส่งผลต่อความแม่นยำในการวัดอัตราการไหลอีกด้วย ควรติดตั้งในส่วนตรงของท่อ โดยห่างจากสิ่งรบกวน เช่น ข้อศอก วาล์ว หรือปั๊ม ผู้ผลิตมักระบุข้อกำหนดการวิ่งตรงต้นน้ำและปลายน้ำ ตัวอย่างเช่น ข้อกำหนดทั่วไปคือต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางท่ออย่างน้อย 10 เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อตรงต้นน้ำ และเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ 5 เส้นด้านล่างของมิเตอร์วัดการไหล

ตอนนี้ เรามาพูดถึงทางเลือกอื่นแทน Vortex Flowmeters หากคุณอยู่ในสถานการณ์ที่เครื่องวัดอัตราการไหล Vortex อาจไม่เหมาะสมที่สุด คุณอาจพิจารณาเครื่องวัดอัตราการไหลประเภทอื่น ตัวอย่างเช่นเครื่องวัดอัตราการไหลแม่เหล็กไฟฟ้า LDGเหมาะสำหรับการวัดการไหลของของไหลที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ทำงานตามกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ และเครื่องวัดการไหลของกังหันเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง วัดอัตราการไหลโดยการนับการหมุนของใบพัดกังหันที่วางอยู่ในเส้นทางการไหล

แต่หากคุณต้องรับมือกับของเหลวหลายประเภท (ของเหลว ก๊าซ และไอน้ำ) และต้องการการวัดการไหลที่เชื่อถือได้และแม่นยำเครื่องวัดการไหลแบบวอร์เท็กซ์มักจะเป็นตัวเลือกอันดับต้นๆ

หากคุณสนใจซื้อเครื่องวัดอัตราการไหล Vortex หรือมีคำถามใดๆ เกี่ยวกับการคำนวณอัตราการไหล โปรดติดต่อเรา เราพร้อมช่วยคุณค้นหาโซลูชันที่เหมาะสมสำหรับความต้องการในการวัดการไหลของคุณ ไม่ว่าคุณจะอยู่ในอุตสาหกรรมเคมี อาหารและเครื่องดื่ม หรือภาคส่วนอื่นๆ ที่ต้องการการวัดการไหลที่แม่นยำ เรามีความเชี่ยวชาญและผลิตภัณฑ์ที่ตรงตามความต้องการของคุณ

อ้างอิง

• "คู่มือการวัดการไหล: หลักการและการปฏิบัติ" โดย Richard W. Miller
• เอกสารของผู้ผลิตสำหรับ Vortex Flowmeters