فلو یا جریان چیست و اساس اندازه گیری آن را میخواهیم در مقاله زیر شرح دهیم،با ما همراه باشید…
اندازه گیری فلو دارای سابقه ای طولانی در حدود 3000 سال است.اما فقط در 200 سال گذشته مورد مطالعه قرار گرفته است و در 30 سال گذشته همه تکنیک های جدید برای اندازه گیری آن تکامل یافته اند.در حال حاضر انواع مختلفی از روش ها برای اندازه گیری جریان مایعات،گازها و بخارات موجود است.
مقدمه
در ابتدا این تعریف مقدماتی را در ذهن داشته باشید که فلو یا جریان به سیالی گفته می شود که در حال حرکت است تا با دبی جریان در ادامه آشنا شویم.
اصول اندازه گیری فلو
سه کمیت مختلف فلو برای اندازه گیری آن وجود دارد:
1-سرعت واقعی سیال در یک نقطه معین (بر حسب متر بر ثانیه اندازه گیری می شود)
2-میزان حجم جریان (بر حسب متر مکعب در دقیقه اندازه گیری می شود)
3-میزان جریان جرمی (بر حسب کیلوگرم بر ثانیه اندازه گیری می شود)
همچنین می توان فلو یا جریان کل(total) را که حجم یا جرم کل جریان یافته در یک بازه زمانی مشخص است اندازه گیری کرد.
سیستم های اندازه گیری فلو یا جریان سیال برای اهداف زیر اطلاعات مهم و حیاتی را ارائه می دهند:
برنامه ریزی تولید:
مقادیر محصول عرضه شده به مشتریان به طور کلی با توجه به تقاضای فصلی متفاوت است. معمولاً میزان متوسط تولید در یک روز به صورت تقویمی برنامه ریزی می شود که هر دوره خاموشی خط را هم برای تعمیر و نگهداری و بازرسی را در نظر می گیرند.
کیفیت محصول:
وجود کنترل کننده های فلو برای ارتباطی متناسب از محصولات تولید شده در رده های ابتدایی و رسیدن به محصولات نهایی با کیفیت مناسب،بهینه و ثابت، و کنترل میزان تولید ضروری هستند.
کنترل فرآیند:
در بسیاری از مواقع از فلومتر ها جهت کنترل برخی از متغیر های اصلی فرایند نیز استفاده میشود،به عنوان مثال در برجهای جدا کننده برای ثابت نگه داشتن سطح سیال، سرعت ورودی و خروجی جریان را تغییر میدهند.
طبق تعریف اول بحث جریان به سیالی گفته می شود که در حال حرکت است،برا این جریان یک سری از عوامل تاثیر گذار هستند.
عوامل موثر بر میزان جریان سیال در یک خط یا لوله:
1-سرعت سیال
2-اصطکاک سیال در تماس با لوله
3-گرانروی یا viscosity سیال
4-چگالی یا density سیال
سرعت سیال:
سرعت سیال بستگی به هد فشار یا head pressure دارد که سیال را از طریق لوله جاری می کند. هرچه فشار هد بیشتر باشد ، سرعت جریان سیال سریعتر است (همه عوامل دیگر ثابت می مانند) و در نتیجه ، حجم جریان بیشتر می شود.
اندازه لوله نیز بر میزان جریان تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، دو برابر شدن قطر لوله ، نرخ جریان بالقوه را تا چهار برابر افزایش می دهد.
اصطکاک لوله:
اصطکاک لوله باعث کاهش جریان سیالات از طریق لوله ها می شود و بنابراین به عنوان یک عامل منفی در نظر گرفته می شود.
به دلیل اصطکاک سیال در تماس با لوله ، سرعت جریان سیال در نزدیکی دیواره های لوله نسبت به مرکز آهسته تر است. هرچه لوله صاف تر ، تمیزتر و بزرگتر باشد ، اصطکاک لوله کمتر روی میزان جریان سیال کلی تأثیر می گذارد.
گرانروی یا Viscosity
گرانروی یا ویسکوزیته (η) یا اصطکاک مولکولی میزان مقاومت سیال در برابر جریان یافتن است و گرانروی درون یک سیال بر سرعت جریان سیال تأثیر منفی می گذارد. گرانروی و اصطکاک لوله باعث کاهش سرعت جریان سیال در نزدیکی دیواره های لوله می شوند. گرانروی با تغییر دما افزایش یا کاهش می یابد ، اما همیشه آنطور که انتظار می رود نیست. در مایعات ، ویسکوزیته معمولاً با افزایش دما کاهش می یابد.
با این حال ، در برخی از مایعات ، ویسکوزیته می تواند شروع به افزایش از دمای خاصی به بعد کند. به طور کلی ، هرچه ویسکوزیته سیال بیشتر باشد ، سرعت جریان سیال کمتر است (سایر عوامل ثابت می مانند).
چگالی یا density
چگالی (ρ) جرم سیال به ازای حجم واحد آن سیال است. چگالی سیال بر میزان جریان تأثیر می گذارد زیرا سیال متراکم تر برای حفظ میزان جریان مطلوب به فشار هد بیشتری نیاز دارد. همچنین این واقعیت که گازها قابل تراکم هستند ، در حالی که مایعات اساساً این چنین نیستند ،مستلزم این است که از روشهای مختلفی برای اندازه گیری میزان جریان مایعات و گازها یا مایعاتی که حاوی گاز هم هستند استفاده شود.
مفهوم فلو
قانون جریان:
اگر سیال در لوله ای با قطرهای مختلف عبور کند و جریان داشته باشد ، در هر زمان خاص حجم یکسانی در همه نقاط جریان می یابد.
در واقع جریان ورودی و خروجی یکسان است.این بدان معناست که سرعت مایع باید در یک نقطه باریک افزایش یابد (شکل زیر را ببینید).
جریان Q از مقدار حجم V بر زمان t بدست می آید:
همینطور حجم سیال از رابطه ی زیر:
طبق رابطه ی اول داریم:
از آنجایی که میدانیم s/t میشود سرعت پس به رابطه ی زیر میرسیم:
پس با استناد به روابط بالا و شکل زیر،جریان Qبر حسب لیتر بر دقیقه به طور یکسان باید در هر نقطه از لوله وجود داشته باشد.
پس اگر سطح مقطع متفاوتی در لوله وجود داشته باشد،مثلا A1 و A2 پس باید سرعت های متناظر V1 و V2 هم در هر کدام از
سطح مقطع ها داشته باشیم:
به روابط زیر دقت کنید:
و به رابطه ی زیر که معادله ی پیوستگی به آن می گویند میرسیم:
برای دیدن محصولات اندازه گیری جریان کلیک کنید.
