i en flödesmätare baserad på Bernoulli-ekvationen kommer nedströmstrycket efter en obstruktion att vara lägre än uppströmstrycket före. För att förstå öppning, munstycke och venturimätare är det nödvändigt att utforska Bernoulli-ekvationen.,vation (m, in)

om man antar enhetliga hastighetsprofiler i uppströms – och nedströmsflödet – kan Kontinuitetsekvationen uttryckas som

q = v1 A1 = v2 A2 (2)

där

Q = flödeshastighet (m3/s, in3/s)

a = flödesyta (m2, in2)

kombinera (1) och (2), förutsatt att A2 < A1, ger den ”ideala” ekvationen:

q = A2 1/2 (3)

för en given geometri (a) kan flödeshastigheten bestämmas genom att mäta flödeshastigheten för en given geometri (a). tryckskillnad p1-p2.,

den teoretiska flödeshastigheten q kommer i praktiken att vara mindre (2 – 40%) på grund av geometriska förhållanden.,

den ideala ekvationen (3) kan ändras med en urladdningskoefficient:

q = cd A2 1/2 (3b)

där

cd = urladdningskoefficient

urladdningskoefficienten cd är en funktion av jetstorleken – eller öppningsöppningen –

area ratio = AVC / A2

där

AVC = area in ”vena contracta” (m2, in2)

”vena contracta” är det minsta jetområdet som visas strax efter begränsningen., Den viskösa effekten uttrycks vanligtvis i termer av den icke – dimensionella parametern Reynolds Number-Re.

På grund av Benoulli och Kontinuitetsekvationen kommer vätskans hastighet att vara högst och trycket vid det lägsta i ”Vena Contracta”. Efter mätanordningen kommer hastigheten att minska till samma nivå som före obstruktionen. Trycket återhämtar sig till en trycknivå som är lägre än trycket före obstruktionen och lägger till en huvudförlust i flödet.,

ekvation (3) kan ändras med diametrar till:

ekvation (4) kan ändras till massflöde för vätskor genom att helt enkelt multiplicera med densiteten:

m = cd (π / 4) D22 ρ 1/2 (5)

där

m = massflöde (kg/s)

vid mätning av massflödet i gaser, är det nödvändigt att beakta tryckreduceringen och förändringen i vätskans densitet. Formeln ovan kan användas med begränsningar för applikationer med relativt små förändringar i tryck och densitet.,

Öppningsplattan

öppningsmätaren består av en platt öppningsplatta med ett cirkulärt hål borrat i det. Det finns en tryckkran uppströms från öppningen plattan och en annan strax nedströms. Det finns i allmänhet tre metoder för att placera kranarna. Koefficienten för en mätare beror på kranarnas position.

  • fläns plats – tryck kran plats 1 tum uppströms och 1 tum nedströms från ytan av öppningen
  • ”Vena Contracta” plats – tryck kran plats 1 rördiameter (faktiska insidan) uppströms och 0,3 till 0.,8 rördiameter nedströms från öppningens yta
  • rörplacering – tryckkransplacering 2,5 gånger nominell rördiameter uppströms och 8 gånger nominell rördiameter nedströms från öppningens yta

utsläppskoefficienten-cd-varierar avsevärt med förändringar i områdesförhållandet och Reynolds-numret. En urladdningskoefficient cd = 0,60 kan tas som standard, men värdet varierar märkbart vid låga värden av Reynolds-numret.

tryckåtervinningen är begränsad för en öppningsplatta och den permanenta tryckförlusten beror främst på områdesförhållandet., För ett arealförhållande på 0,5 är huvudförlusten ca 70-75% av öppningsdifferentialen.

  • öppningsmätaren rekommenderas för rena och smutsiga vätskor och vissa slamtjänster.
  • räckvidden är 4 till 1
  • tryckförlusten är medium
  • typisk noggrannhet är 2 till 4% av full skala
  • den erforderliga uppströmsdiametern är 10 till 30
  • viskositetseffekten är hög
  • den relativa kostnaden är låg

exempel – Öppningsflöde

en öppning med diameter D2 = 50 mm sätts in i en sch 40 stålrör med innerdiameter D1 = 102 mm., Diameterförhållandet kan beräknas till

d = (50 mm) / (102 mm)

= 0,49

från tabellen ovanför kan urladdningskoefficienten uppskattas till cirka 0,6 för ett brett spektrum av Reynolds-numret.

om vätskan är vatten med densitet 1000 kg/m3 och tryckskillnaden över öppningen är 20 kPa (20000 Pa, n/m2) – massflödet genom röret kan beräknas från (5) som

m = 0,6 (π / 4) (0,05 m)2 (1000 kg/m3) 1/2

= 7,7 kg/S

Öppningsräknare

öppningsräknaren är baserad på eq. – herr talman!, 5 och kan användas för att beräkna massflödet genom en öppning.

cd – urladdningskoefficient

D2 – öppningsdiameter (m)

D1 – rördiameter (m)

P1 – uppströmstryck (Pa)

P2-nedströmstryck (Pa)

ρ-täthet av vätska (kg/m3)

Lasträknare!

Typisk Öppning Kv-Värden

  • American Society of Mechanical Engineers (ASME). 2001. Mätning av vätskeflödet med hjälp av små borrspecisionsöppningsmätare. ASME MFC-14M-2001.
  • Internationell Organisation av Standarder (ISO 5167-1:2003)., Mätning av vätskeflödet med hjälp av tryckdifferentialanordningar, Del 1: öppningsplattor, munstycken och venturirör införda i cirkulära tvärsnittskanaler som är fulla. Referensnummer: ISO 5167-1:2003.
  • Internationell Organisation av Standarder (ISO 5167-1) Ändring 1. 1998. Mätning av vätskeflödet med hjälp av tryckdifferentialanordningar, Del 1: öppningsplattor, munstycken och venturirör införda i cirkulära tvärsnittskanaler som är fulla. Referensnummer: ISO 5167-1:1991/Amd.1:1998(E).
  • American Society of Mechanical Engineers (ASME). B16.,36-1996-Öppningsflänsar

Venturimätaren

i venturimätaren accelereras vätskan genom en konvergerande kon med vinkel 15-20o och tryckskillnaden mellan konens uppströms sida och halsen mäts och ger en signal för flödeshastigheten.

vätskan saktar ner i en kon med mindre vinkel (5-7o) där det mesta av den kinetiska energin omvandlas tillbaka till tryckenergi. På grund av konen och den gradvisa minskningen i området finns det ingen ”Vena Contracta”. Flödesområdet är minst i halsen.,
högtryck och energiåtervinning gör venturimätaren lämplig där endast små tryckhuvuden är tillgängliga.

en urladdningskoefficient cd = 0,975 kan anges som standard, men värdet varierar märkbart vid låga värden för Reynolds-numret.

tryckåtervinningen är mycket bättre för venturi-mätaren än för öppningsplattan.

  • venturiröret är lämpligt för ren, smutsig och viskös vätska och vissa slamtjänster.,
  • räckvidden är 4 till 1
  • tryckförlusten är låg
  • typisk noggrannhet är 1% av hela intervallet
  • krävs uppströms rörlängd 5 till 20 diametrar
  • viskositetseffekten är hög
  • relativ kostnad är medium
  • International Organization of Standards – ISO 5167-1:2003 mätning av vätskeflödet med hjälp av tryckdifferentialanordningar, Del 1: öppningsplattor, munstycken, munstycken, och venturirör införda i cirkulära tvärsnitt ledningar kör full. Referensnummer: ISO 5167-1:2003.,
  • American Society of Mechanical Engineers ASME FED 01-Jan-1971. Fluid meter deras teori och tillämpning – sjätte upplagan

munstycket

munstycken som används för att bestämma vätskans flödes genom rör kan vara i tre olika typer:

  • Isa 1932 munstycke – utvecklats 1932 av Internationella organisationen för standardisering eller ISO. Isa 1932-munstycket är vanligt utanför USA.
  • den långa radie munstycket är en variant av ISA 1932 munstycket.,
  • venturimunstycket är en hybrid som har en konvergent sektion som liknar Isa 1932-munstycket och en divergent sektion som liknar en venturirörflödesmätare.
  • flödesmunstycket rekommenderas för både rena och smutsiga vätskor
  • avståndsmöjligheten är 4 till 1
  • den relativa tryckförlusten är medium
  • typisk noggrannhet är 1-2% av hela intervallet
  • krävs uppströms rörlängd är 10 till 30 diametrar
  • viskositetseffekten hög
  • den relativa kostnaden är medium
  • American Society of Mechanical ingenjörer ASME matade 01-Jan-1971., Fluid Meters Their Theory And Application – Sixth Edition
  • International Organization of Standards-ISO 5167-1: 2003 mätning av fluidflöde med hjälp av tryckdifferentialanordningar, Del 1: öppningsplattor, munstycken och venturirör införda i cirkulära tvärsnittskanaler som är fulla. Referensnummer: ISO 5167-1:2003.

exempel – Fotogenflöde genom en Venturimätare

tryckskillnaden dp = P1 – P2 mellan uppströms och nedströms är 100 kPa (1 105 N / m2). Den specifika vikten av fotogen är 0,82.

Uppströmsdiametern är 0.,1 m och nedströms diameter är 0,06 m.

densitet av fotogen kan beräknas som:

ρ = 0,82 (1000 kg/m3)

= 820 (kg/m3)

  • densitet, specifik vikt och specifik vikt – en introduktion och definition av densitet, specifik vikt och specifik vikt. Formler med exempel.

uppströms-och nedströmsområdet kan beräknas som:

A1 = π ((0,1 m) /2)2

= 0,00785 (m2)

A2 = π ((0,06 m) /2)2

= 0.,002826 (m2)

teoretiskt flöde kan beräknas från (3):

q = A2 1/2

q = (0,002826 m2) 1/2

= 0,047 (m3/s)

för en tryckskillnad på 1 kPa (0,01×105 N/m2) – det teoretiska flödet kan beräknas:

q = (0,002826 m2) 1/2

= 0,0047 (m3/s)

massflödet kan beräknas som:

m = q ρ

= (0,0047 m3/s) (820 kg/m3)

= 3.,85 (kg/s)

flödeshastighet och förändring i tryckskillnad

Obs! – Flödeshastigheten varierar med kvadratroten av tryckskillnaden.

från exemplet ovan:

  • en tiofaldig ökning av flödeshastigheten kräver en hundrafaldig ökning av tryckskillnaden!,

sändare och styrsystem

det icke-linjära förhållandet har inverkan på trycksändare arbetsområde och kräver att de elektroniska trycksändare har förmågan att linjärisera signalen innan du sänder den till styrsystemet.

noggrannhet

på grund av den icke linearitet turn down-hastigheten är begränsad. Noggrannheten ökar kraftigt i den nedre delen av driftsområdet.,

  • mer om flödesmätare som öppningar, Venturimätare och munstycken
  • fluidmekanik
  • Bernoulli-ekvationen
  • Kontinuitetsekvationen
  • TurnDown Ratio och flödesmätare – en introduktion till Turn down Ratio och flödesmätningsnoggrannhet.