اندازه گیری جریان (مایعات)

اندازه گیری جریان (مایعات)

اسلاید 1: اندازه گيری جريان (مايعات)Flow Meter

اسلاید 2: تعريف جرياناهميت آن بدليل کاربرد در کارهای متنوعاهميت اقتصادی کار (آب، نفت، گاز....)عبور مقدار معينی (حجم يا جرم) از ماده در واحد زمان از يک مسير (لوله، کانال،...)واحد آن GPM, CFM, CMS, Liter/Min اهميت دقت اندازه گيری و مسائل اقتصادیدر اندازه گيری دبی فشار و دما هم نقش دارنددبی سنج های تجارتی عموماً به صورت دبی حجمی (حجم در واحد زمان) و در شرايط استاندار 1 اتمسفر و 20 درجه سانتی گراد اندازه گيری می کنندروشهای اندازه گيری به عوامل زير بستگی دارد:جنس مادهميزان چسبندگیدرجه حرارتهدايت الکتريکیمقدار جريانمقدار مواد معلق

اسلاید 3: استاندارد اندازه گيریفشار 1 اتمسفردرجه حرارت 20 درجه سانتی گرادواحد های استاندارد SCFM و SCCM

اسلاید 4: روشهای اندازه گيری جريانروش های توزینیاندازه گيری حجماندازه گيری تغيير حجم موثر توسط پمپولتاژ حاصل از عبور مايع از يک ميدان مغناطيسیحرارت لازم برای ثابت نگه داشتن درجه حرارت سيال در حال جريانتغيير سطح مقطع جريان در اثر تغيير مقدار جريان (Rotameter)نيروی حاصل از برخورد جريان سيال با مانعنيروی حاصل از تغيير سرعت سيال در نتيجه تغيير سطح مقطع جريان سرعت گردش پروانه در مسير جريان

اسلاید 5: روشهای توزينیبرای مايعات غير فرار (آب)برای افزايش دقت می توان زمان جمع آوری بزرگتراندازه گيری دقيق تر وزن و زماننامناسب برای اندازه گيری جريان کذرامناسب درجه بندی و استاندارد کردن دبی سنج هامیز های هیدرولیکی

اسلاید 6: جريان سنج حجمی جابجايی مثبت ( شمارشگر) (PD)اندازه گيری بر اساس حجم جابجا شده سيال (Positive Displacement) در جاهايي که دقت زياد مورد نظر استبا دقت حدود 1 درصد خطا اندازه گيری می کننداندازه گيری از طريق شمارش حجمی خاص از سیال در واحد زمان

اسلاید 7: جريان سنج پيستونی برای مواد گرانقيمت بدليل خطای خيلی کمجهت اندازه گيری گاز به جای پيستون از پرده چرمی استفاده می شود. رفع مشکل آب بندی!اگر سيال فشار نداشته باشد توسط پمپ تحت فشار قرار می گيرد و اندازه گيری می شودمشابه مکانيزم تقسيم بخار در لوکوموتيو

اسلاید 8: شمارندهورودخروجپيستونکشويیاجزاء: سيلندر و پيستون شير کشويی شمارندهمايع از مجرای ورودی وارد سيلندر شده و فشار ناشی از آن باعث حرکت پيستون و خروج مايع از طرف ديگر آن می شودوقتی پيستون به انتهای کورس خود رسيد شير کشويی وارد عمل شده و جای مجرای ورودی و خروجی را تغيير می دهدلذا هر رفت و بر گشت شامل عبور مايعی با حجمی معادل دو برابر حجم جابجايي سيلندر استبا شمارش تعداد رفت و بر گشت حجم مايع محاسبه می گردد

اسلاید 9: دبی سنج رقاصکی Nutating Disk عمدتاً جهت اندازه گيری آب (کنتور) قطعه محرک ديسکی متصل به يک کره مرکزی که در داخل يک محفظه ای با ديواره های کروی است شافت توسط يک مکانيزم بادامکی کره را شيبدار نگه می دارد و از حرکت متناوبی آن جهت شمارش استفاده می شود محفظه دارای دو مجرا است که متناوباً ورودی و خروجی می شوند اندازه گيری با حدود 1 درصد خطا

اسلاید 10:

اسلاید 11: دبی سنج با پره های بيضوی Oval Flow meter Lobed Impeller Flow meter برای اندازه گيری دبی گاز ها و مايعات پره ها و پوسته به دقت تراشکاری شده سيال ورودی در ميان دو پره محبوس گشته و در اثر چرخش به مجرای خروجی هدايت می شود پره ها روی دو محور مجزا و موازی هستند ولی هيچکدام محرک نيستند (ازادند) چنانچه تلورانس بين چرخدنده ها و محفظه کاهش يابد دقت آن به حدود 0.1  درصد می رسد

اسلاید 12: دبی سنج پره ای Vane type positive displacement flow meterحساس به مواد معلقخطا در حد 0.5 درصد

اسلاید 13: جريان سنجهای مبتنی بر روشهای انسدادی Obstruction Flow meters OR Differential pressure flow meters طّبق قانون برنولی اگر سطح مقطع عبور مايع تغيير نمايد سرعت جريان تغيير می کند بر اساس قانون برنولی و پيوستگی می توان دبی جريان را محاسبه نمودقانون پيوستگیيعنی با اندازه گيری افت فشار در دو نقطهمی توان دبی حجمی را محاسبه نمودK عبارت از ضريب وسيله انسداد جريان Constant of flow obstruction deviceبدليل اصطکاک دبی واقعی هميشه کمتر از دبی تئوری استCd به نوع جريان ( متلاطم يا آرام ) ، وسيله انسداد و عدد رينولدز بستگی دارد

اسلاید 14: روشهای انسدادOrifice Plate1- روزنه هزینه کم، افت زیاد و دائمیدقت کمگیر کردن ذرات معلق2- ونتوری Venturi Tube ضريب دبی بين 0.98 الی 0.95 دقت زياد و افت فشار خروجی کم قيمت زياد و نياز به فضای زياد عبور راحت تر ذرات معلق

اسلاید 15: 3- نازل يا شيپوره Nozzleمشابه مزايای ونتوری ولی افت فشار خروجی بيشترولی طول کمتر ، هزینه کمترنصب آن مشکل تر است

اسلاید 16: 4- استفاده از مانع گوه ای Segmental Wedge 5- استفاده از زائده مخروطی شکل V-Cone

اسلاید 17: 6- استفاده از زانويی Elbowبر اساس اختلاف فشار در داخل و خارج زانويی در اثر نيروی گريز از مرکزاختلاف فشار ايجاد شده کمتر از انواع ديگر است

اسلاید 18: روشهای مبتنی بر نيروی مقاومتنيروی وارد بر مانعی که بر سر راه جريان سيال قرار دارد متناسب با سرعت و دبی استبا تعادل بين نيروی سيال و نيروی نگه دارنده مانع می توان دبی را تعيين نمودروشهای ايجاد تعادل بين نيروی سيال و نيروی نگهدارنده:متغير بودن نيروی سيال و ثابت بودن نیروی نگهدارندهبا تغيير سرعت سيال از طريق تغيير سطح مقطعمتغير بودن نيروی نگهدارنده و ثابت بودن نیروی سیالبا استفاده از فنر و يا تير خمشی

اسلاید 19: روتامتر Rotameter OR Variable Area Flowmeters متداولترين دبی سنج از نوع مقطع متغيرجريان از پايين وارد لوله ای به شکل مخروط ناقص میشودجسمی با چگالی بيشتر از سيال در آن قرار داردجسم در نقطه ای مستقر می شود که نيروی اصطکاک و شناوری Buoyancy با نيروی وزن برابر شود دقت دستگاه 1-5 درصدبايد عمود بر سطح زمين نصب شود

اسلاید 20: اصول تئوری روتامتراز موازنه نيرو های وارد بر شناور نیروی مقاوم بدست می دهد:f و b چگالی سيال و شناور و Vb حجم شناوربه اين صورت نيز با سرعت متوسط سیال رابطداشته و می توان نوشتD قطر لوله در ورودیd حداکثر قطر شناورy فاصله عمودی شناور از ورودیa ضريب واگرايي لولهCd ضريب نيروی مقاوم. بستگی به عدد رينولدز و لزجتشناور ها يي با ضريب ثابت وجود دارد

اسلاید 21: Spring and Piston Flow Meters Piston-type flowmeters use an annular orifice formed by a piston and a tapered cone. The piston is held in place at the base of the cone (in the no flow position) by a calibrated spring. Their simplicity of design and the ease with which they can be equipped to transmit electrical signals has made them an economical alternative to rotameters for flowrate indication and control.

اسلاید 22: جريان سنج هاي شناور دار فنري

اسلاید 23: دبی سنج مبتنی بر تير خمشی Target Flow meterاستفاده از مانع متصل به تير يک سر درگيرسرعت سيال متناسب با نيروی وارد بر تير استمقدار خمش توسط استرين گيج اندازه گيری می شوددقت حدود 0.5 درصدقابليت تکرار 0.1 درصد

اسلاید 24:

اسلاید 25: دبی سنج توربينی Turbine Flow meterمتشکل از محفظه ای لوله ای که در داخل ان پروانه استسرعت چرخش پروانه متناسب با سرعت سيال استبا شمارش تعداد دور پروانه در واحد زمان دبی مشخص می شوددقت حدود 1 درصدمناسب مايعات تميز و لزج تا 100 centistokes

اسلاید 26: f فرکانس پالسK ضريب جريان توربينبستگی به دبی و لزجت سينماتيکی دارد

اسلاید 27: دبی سنج مغناطيسی Electromagnetic Flow meterعبور سيال رسانا از ميان ميدان مغناطيسی باعث القاء ولتاژ می گردد (قانون فاراده)برای سيالات با رسانندگی کم از ميدان متناوبالکترودها مستقيماً در تماسبرای سيالات با رسانندگی زياد از ميدانهای ثابتالکترودها متصل به لوله ای فولادی ضد زنگE=BLv

اسلاید 28:

اسلاید 29: باد سنج (کاوشگر) سيم داغ Hot Wire Anemometer مناسب اندازه گیری های گذرااندازه گیری سرعت حد در محصولات کشاورزیاصول کاراگر جسم گرمی در داخل جريانی از سيال قرار گيرد متناسب با سرعت سيال سرد می شودq=(a+bv0.5)(Tw-T) (King)q= i2 Rw=i2R ref (1+(Tw-Tref))با اندازه گيری i و RWمی توان ازمعادلات فوق سرعت سيال را بدست آوردa و b ثابت های دستگاهq آهنگ انتقال گرما v سرعت سيال Tw: دمای سيمT : دمای سيال در جريان آزاد

اسلاید 30: باد سنج سيم داغ (ادامه.....)جريان (الکتريکی) ثابت ، درجه حرارت متغير تغييرات درجه حرارت متناسب با سرعت سيال استبا اندازه گيری دمای سيال Tf سرعت سيال تنها تابعی از دمای سيم خواهد بود سطح مقطع سیمAw

اسلاید 31: درجه حرارت ثابت ،جريان متغير تغييرات جريان متناسب با سرعت سيال استFor a hot-wire anemometer powered by an adjustable current to maintain a constant temperature, Tw and Rw are constants. The fluid velocity is a function of input current and flow temperaturewhere a, b, and c are coefficients obtained from calibration (c ~ 0.5). The temperature of the flow Tf can be measured. The fluid velocity is then reduced to a function of input current only

اسلاید 32:

اسلاید 33:

اسلاید 34: دبی سنج مبتنی بر فشار (کاوشگر فشار) Pressure Probeبرای اندازه گيری جريان های خارجی سيالات بصورت موضعیتونل بادخارج از هواپيما و وسايل حمل و نقلبا نصب کاوشگر در هر نقطه می توان فشار و به دنبال آن سرعت را مشخص نمودکاوشگر گاهی لوله پيتو Pitot Tube ناميده می شود

اسلاید 35: معادله برنولی برای دو نقطه در دو انتهای لوله پيتوسرعت V1 در جداره صفر است لذاانتهای متصل به جدارانتهای داخل مجراچون فشار استاتيکی در هر دو نقطه برابر است

اسلاید 36: Pitot Tube (Cont…)مزايامقاومت کم در مقابل جريانارزان قابل نصب بر روی لوله هايي با قطر مختلفبا اين روش سرعت نقطه ای بدست میآيدبرای بدست آوردن دبی بايد آن را کاليبره کرداز روشهای متوسط گيری استفاده نمود

اسلاید 37: اندازه گيری دبی در مجاری رو بازاستفاده از جسم شناورپارشال فلوم Parshall flume اندازه گيری دقيق از 0.01 – 3000 cfsاندازه گيری با افت فشار کم اندازه گيری آسان تنها با يک اندازه گيری عمق بدون نياز به تميز کردنگران تر از سر ريزها نياز به دقت زياد در ساخت استفاده از جدول برای تعيين دبی Ha – Q اگر Hb کمتر از 0.7 Ha باشد برای فلو م های با عرض 1 تا 8 فوت:Q=4WHa1.522W0.026

اسلاید 38:

اسلاید 39: سرريزها Weirs متشکل از مانعی که در مسير مجاری رو باز قرار می گيردسبب ريزش مايع به صورتQ = weir discharge (m3/s) B = weir base width (m) H =head above weir crest excluding velocity head (m) Cscw =1.81 + 0.22 (H /Hc )

اسلاید 40: روزنه OrificeV= (2gh)0.5Q=CA (2gh)0.5C: بستگی به شکل روزنه که بايد تعيين گردد

اسلاید 41: اندازه گيری جريان مواد خشکبر اساس تعادل نيرو ها يا گشتاوراز طريق اندازه گيری وزن وارد بر غلتک های نوار نقالهاندازه گيری شتاب و نيروی حاصل از برخورد مواد

اسلاید 42: The mass flow meter uses the science of particle acceleration and its resultant forces to measure flow rate and total weight at accuracies of +/- 0.5%. It consists of a partitioned measuring wheel, mounted on a drive shaft inside a central dust tight housing. The drive shaft is driven by an electric motormounted outside the housing. Material enters the unit through an off-center inlet and discharges through a center outlet below the measuring wheel.In operation, the measuring wheel rotates at a constant speed. Material entering the unit flows into the top of the measuring wheel and is deflected outward in a radial direction creating a Coriolis force. This force is detectedas a change in torque which is detected by a strain gauge load cell. Best of all, unlike other flow meters the performance is not affected by material density, friction or in-feed drop height.

اسلاید 43: DEFLECTION CHUTE MEASURING The deflection chute measuring system for Solids Flow Meter is also based on reactive force but a curved guide chute is used in place of an impact plate. As a result, impact or shock is replaced by radial acceleration and chute deflection that a load cell detects. This signal is then electronically processed to produce flow rate and total weight values at accuracies generally better than +/- 2% and with repeatability of 0.5%. Ideal for relatively high flow rates of free-flowing or pulverized materials. 30 to 600 tons per hour. Material temperatures from 0 to 500° F (260° C).