مقياس الدوامات لقياس السريان Vortex Flowmeter

Classified as a vortex flow meter, this device utilises a law that was theoretically proven by Theodore von Karman in 1912. When there is a column-shaped obstruction (vortex shedder) in flowing fluid, it will generate alternating vortices downstream. The flow velocity of the fluid and the vortex generation frequency are proportional to each other. Therefore, detecting the number or pulse of vortices makes it possible to measure flow. The main method of detection involves sensing the vortex vibration with a piezo element. However, a more robust method utilises ultrasonic waves to detect the vortex vibration. [Source]

*
جهاز دوامات كرمن لقياس السريان Karman Vortex Flow Meter

مبادئ Principles 

يصنف هذا الجهاز كمقياس دوامات لقياس السريان Vortex Flow Meter ، ويستخدم هذا الجهاز قانون أثبته تيودور فون كارمان Theodore von Karman في عام 1912 م . حيث أنه عند وجود عائق على شكل عمود ( مولد دوامات Vortex Shedder ) في مسار تدفق سائل ، فإنه سيولد دوامات متعاقبة في اتجاه تدفق وسريان السائل . وتتناسب سرعة تدفق السائل تناسبا طرديا مع عدد الدوامات الناتجة . ولذلك ، فإن التمكن من عد النبضات الناتجة من الدوامات يمكنا من قياس السريان Flow . والطريقة الرئيسية للكشف عن عدد الدوامات هو استخدام حساس كهروضغطي Piezo Element . ومع ذلك ، فالطريقة الأكثر دقة في الكشف عن عدد الدوامات هي الطريقة التي تستخدم الموجات فوق الصوتية Ultrasonic Waves .

.

شكل رقم (1) : تكون دواما نتيجة وجود عائق وتغير كلا من الضغط والسرعة

*

Vortex flow meters are flow sensors that detect the frequency of vortices shed by a bluff body placed in a flow stream. The frequency of the vortices is proportional to the flow velocity. Vortex flow meters are used to measure the flow of liquids and/or gases and are best suited for turbulent flow with a Reynolds number greater than 10,000.

The basic principle for a vortex flow meter is that a barrier is placed in a moving stream. As the flow goes around the object it alternates creating vortices (swirls of media) from the top or bottom of the object. The swirls are created from the increase in pressure and decrease in velocity on one side of the object and a decrease in pressure and increase in velocity on the other side. This process creates a swirl on one side of the object and as the process alternates, a swirl is created on the other side. [Source]

*

طريقة عمل مقياس الدوامات لقياس السريان Vortex Flow Meter مبنية على المبادئ الموضحة في شكل رقم (2) فعندما يتم وضع جسم الإعاقة في طريق تيار التدفق نجد أن الدوامات تظهر بشكل متردد من خلف هذا الجسم .

شكل رقم (2) : عدادات الدوامات

إن معدل تردد ظهور الدوامات يتناسب طردياً مع سرعة السائل. و بوضع حساس كهروضغطي Piezoelectric Sensor داخل منطقة ظهور الدوامات يمكن إستشعار هذه الدوامات، و من الممكن إستخدام دوائر تكبير إضافية للدلالة إما على معدل التدفق اللحظي أو إجمالي كمية التدفق عبر أي فترة زمنية يتم إختيارها. و هذه العدادات يتم معايرتها مسبقاً في جهة التصنيع لكل مقاس من مقاسات المواسير التي يتم تركيب العداد عليها. إلا أن هذه العدادات ليست مناسبة بشكل عام في قياس السوائل شديدة اللزوجة. و يوجد عدد من المتطلبات الخاصة التي لابد من تحقيقها عند تركيب هذه النوعية من العدادات، و هي مبينة في دليل التركيبات Installation Guide التي تصدرها جهة التصنيع

.

إن المعامل الذي تخضع له عملية القياس بمقياس الدوامات لقياس السريان Vortex Flow Meter هو رقم ستروهال Strouhal Number S ، حيث أن :

القيمة fs = تردد الظهور

القيمة d = قطر جسم الإعاقة أو البعد المميز له

القيمة u = السرعة

.

إن رقم ستروهال Strouhal Number S الخاص بالتركيبة الهندسية المبينة في شكل رقم (2) له قيمة ثابتة مقدارها 0.88 بمقدار عدم يقين 1% ، و هذا الرقم مقابل لأرقام رينولد Reynolds Number تتراوح من 104 إلي 106 .

إن مبادئ عمل ظاهرة الدوامات يمكن إستخدامها أيضاً في تكوين البنية الإنشائية لمسبارات قياس السرعة. فيمكن تركيب جسم الإعاقة على أنبوبة حساس سرعة قصيرة، و تقوم جهة التصنيع بمعايرته بشكل مباشر. و بالتالي يمكن وضع هذه التركيبة عند مواضع مختلفة في تيار التدفق لقياس سرعته الموضعية .

*

حساسات كشف الدوامات Vortex Detectors 

  • حساس كهروضغطي Piezoelectric ( حساس إجهاد كهروضغطي Piezoelectric Strain Gauge ) .
  • حساس سعوي Capacitance-Type Sensor .
  • حساس ضوئي Optical Sensor يقيس عدد مرات اهتزاز رقاقة لامعة أمام حساس ضوئي مكون من مرسل ومسقبل .
  • حساس موجات فوق صوتية Ultrasonic Sensor .

*

مصطلحات

عدادات الدوامات

Vortex-Shedding Flow Meter -Karman Vortex Flow Meter

*

اضغط هنا لتتابع صفحتنا علي الفيس بوك

***************************************************************

handwave-yellow

مواضيع ذات صلة

 .

جهاز الروتاميتر Rotameter

أجهزة المساحة المتغيرة لقياس السريان

Variable Area Flowmeters

.handwave-yellow

Share this...شارك المقالة
Share on Facebook
Facebook
Share on Google+
Google+
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on LinkedIn
Linkedin

**************************************

ملاحظة

  • إذا كان لديك مقالة تريد نشرها أو لديك تعديل أو اقتراح جيد ، فمن فضلك سجل اقتراحك في تعليق علي الموضوع .
  • أو راسلنا علي البريد التالي لنشر مقال خاص بك : info@inst-sim.com

مكتبة محاكاة الأجهزة

أترك تعليق