עקרון מדידת מד זרימה של מערבולת

מדידת הזרימה של מתמר זרימת מערבולת היא על פי העיקרון של מערבולות Karman. כאשר גוף בלוף ממוקם אנכית בצינור, כאשר הנוזל זורם סביב גוף הבלוף, ייווצרו עמודות מערבולות רגילות לסירוגין בכל צד של גוף הבלוף (מוצג באיור 1), המערבולות הללו מכונות "מערבולות קרמן". חלק ההתנגדות המשיל את מערבולות נקרא "גוף בלוף". תדירות נשירת המערבולות קשורה למהירות הנוזל. מתבטא בנוסחה להלן:

לשם כך : f ---- תדירות השלכת מערבולות Karman

Sr ---- מספר Strouhal

U ---- מהירות ממוצעת בצינור

d ---- רוחב הפנים לזרם גוף

מ '- היחס בין סכום שטח הזרימה משני הצדדים ושטח קטע המדידה

U1 ---- מהירות ממוצעת משני צידי גוף הבלוף

לשם כך : D ---- קוטר פנימי של הצינור

d ---- רוחב פנים הזרמת גוף בלוף (יחידה: מ"מ)

איור 1

מספר Strouhal קשור בצורת גוף הבלוף ומספר ריינולדס (מוצג בתרשים 2). מהתרשים, Sr קבוע בעצם כאשר טווח מספר ריינולדס הוא ~.

תרשים 2

פורמולת q זרימת נפח מיידית להלן:

נוסחת גורם גורם K להלן:

לשם כך : q ---- זרימת נפח דרך מתמר זרימה (יחידה: m3 / s)

f ---- תדר מערבולות (יחידה: הרץ)

k ---- גורם גורם של מתמר זרימת מערבולת (יחידה: מ ')

U ---- מהירות ממוצעת בצינור (יחידה: m / s)

תרשים 2 מראה כי קצב הזרימה הנפחי של מד הזרימה של מערבולת הוא פרופורציונאלי לתדר המערבולות. גורם מטר K קשור רק בפרמטר הגיאומטריה של גוף הבלוף, ואינו קשור לאופי הפיזי של הנוזל והמרכיבים.

הנוסחה הנפוצה של מד זרימה מערבולת בפרויקט להלן:

לשם כך: f ---- תדירות שחרור של מערבולות Karman (יחידה: הרץ)

q ---- קצב זרימה נפחי (יחידה: m3 / h)

המבוא של מספר Strouhal Sr:

מספר Strouhal הוא גורם חשוב מאוד במתמר הזרימה של מערבולת. בטווח המסוים של מספר ריינולדס מספר Strouhal מתקרב לקבוע. בטווח האזור הישר של Sr≈0.17 בעקומה (מוצג כתרשים 2), תדירות הנשלת מערבולות היא פרופורציונאלית למהירות, כך שכל עוד תגלה התדר (f), המהירות (v) תתקבל, וקצב הזרימה הנפחי יתקבל על פי v. כאשר הנוזל זורם בצינור ומספר ריינולדס הוא בין ~, מספר סטרוהל נתפס כקבוע, מה שיכול להבטיח את הדיוק של טווח המדידה. אם מחוץ לטווח מספר ריינולדס לעיל, Sr יגדל ככל שמספר ריינולדס יקטן או יגדל, האי-ליניאריות תתרחש. כאשר מספר ריינולדס יורד מ- למרות שמערבולות נשפכות, דיוק המדידה יופחת בגלל אי ליניאריות. אז מספר ריינולדס ~ יופנה כטווח המדידה של מתמר זרימת מערבולת.