فلومتر ورتکس (Vortex flow meter) یک دستگاه اندازه گیری جریان مناسب برای اندازه گیری جریان است که در آن ورود قطعات متحرک مشکل ساز است. آنها در دسته های صنعتی، برنجی یا ساخت پلاستیکی در دسترس هستند. نسبت به تغییرات شرایط فرآیند حساسیت کمتری دارند و فاقد قطعات متحرک دارای ساییدگی نسبتاً کمی در مقایسه با سایر انواع فلومتر ها میباشند. فلومترهای گردابی بر اساس اصل جریان گردابی کار می کنند که گرداب های نوسانی هنگام عبور مایعاتی مانند آب از کنار جسم بلوف رخ می دهد. فرکانس ریختن گردابه ها به اندازه و شکل بدنه وابسته است.
اصل اساسی فلومتر ورتکس این است که یک سد در یک جریان متحرک قرار می گیرد، با چرخش به دور جسم، گرداب هایی در بالا یا پایین جسم ایجاد می شود. چرخه ها با افزایش فشار و کاهش سرعت در یک طرف بدن و کاهش فشار و افزایش سرعت در طرف دیگر رخ می دهند. این فرآیند باعث ایجاد چرخش در یک طرف جسم می شود و همزمان با انجام این فرآیند چرخش در سمت دیگر ایجاد می شود. فرکانس این فرآیند متناوب متناسب با سرعت جریان عبوری از نقطه تماس است. سری یا الگوی ایجاد شده در اثر چرخش این گرداب ها چرخش گردابی ون کارمن نامیده می شود.
فلومتر ورتکس چیست؟
فلومتر Vortex می تواند با ایجاد یک گرداب، جریان بخار، گاز و آب را اندازه گیری کند. جریان گردابی زمانی رخ می دهد که موانعی در مسیر سیال وجود داشته باشد. هنگامی که گرداب ها شکل می گیرند و جریان می یابند، تغییری در اختلاف فشار ایجاد می شود. این تغییر فشار برای کارکرد سنسور در فرکانس متناسب با جریان گردابی استفاده می شود. در یک جریان سیال پیوسته، یک سری گرداب پالس های الکتریکی با فرکانس متناسب با سرعت سیال تولید می کند. سرعت حاصل را می توان به نرخ جریان حجمی تبدیل کرد. خروجی یک دبی سنج گردابی به ضریب k بستگی دارد. فاکتور k بیانگر فرکانس گرداب های تولید شده در سرعت سیال می باشد. ضریب k با تغییر عدد رینولدز تغییر می کند. اگر چه در رنج وسیعی از دبی عملا ثابت است. اگر فلومترهای گردابی در محدوده مسطح کار کنند، جریان به صورت خطی با سرعت مرتبط است.
ورتکس (گردابه) چیست؟
در برخی از سیالات، گرداب یا چرخش دایره ای زمانی ایجاد می شود که سیال شروع به چرخش حول یک محور ثابت می کند. در نتیجهی آن نیز تمام اجزای پیرامون سیال به درون آن کشیده میشود. در مرکز سیال بالاترین سطح گردش سیال وجود دارد. این سرعت با فاصله از مرکز سیال کاهش می یابد. فلومترهای گردابی دارای این ویژگی برای اندازه گیری دبی سیالات هستند.
طرز کار فلومتر ورتکس
فلومترهای ورتکس بر اساس پدیده ای در دینامیک سیالات کار می کنند که توسط دانشمندی به نام تئودور فون کارمان کشف شد. در عمل فلومتر ورتکس با مکانیزمی بر اساس اندازه گیری نوسانات ایجاد شده در پشت یک مانع در سیال کار می کند. فلومتر Vortex در بسیاری از صنایع برای اندازه گیری مایعات، گازها و بخارات استفاده می شود. در صنایع شیمیائی، پتروشیمی و… می توان از این فلومتر سود آوری کرد. اندازه گیری جریان در فلومتر گردابی حجمی است. البته برای اندازه گیری به صورت جرمی در مواردی مانند بخار بایستی با استفاده ترانسمیتر فشار جداگانه و همچنین سنسور دما و اتصال آنها به فلو کامپیوتر به محاسبه جرم عبوری یا مقدار انرژی جابجا شده پرداخت.
مزایا و معایب فلومتر ورتکس
مزایای فلومتر ورتکس
فلومتر Vortex یک روش واقعی و طبیعی برای اندازه گیری جریان ارائه می دهد. با توجه به وقوع طبیعی فرآیندهای گردابی هنگام معرفی توپک، این روش اندازه گیری جریان را می توان برای بسیاری از مایعات، گازها و حتی بخار استفاده کرد. عدم وجود قطعات مکانیکی متحرک نیز ساختاری مستحکم ایجاد می کند که می تواند برخی از سخت ترین محیط های کاربردی را تحمل کند.
معایب فلومتر ورتکس
لزوم نصب داخلی، نصب مستقیم در لوله، برای اندازه گیری حتما باید مایع تمیز باشد. فلومترهای گرداب سری DY دارای ترنسمیتر های قدرتمند برای طیف گسترده ای از کاربردها هستند که با استفاده از فیلترهای SSP کیفیت سیگنال دیجیتال خوبی را در اختیار مصرف کنندگان قرار می دهند. فلومتر گردابی سری DY برای کاربردهای دقیق و پایدار حتی در محیط های مخرب استفاده می شود. فلومتر سری Vortex DY با توجه به نیاز و آپشن مشتری در هنگام خرید از شرکت سازنده قابل سفارش می باشد. فلومتر Vortex مدل DY قبل از ارسال در کارخانه به طور کامل تست و بررسی می شود.
در انتخاب فلومتر ورتکس باید به نکات زیر توجه کرد:
- جنس یا متریال فلومتر برحسب خورندگی سیال
- حداکثر و حداقل فشار و دمای سیال
- اندازه فلومتر بر حسب کاربرد شما
- میزان فلو عبوری L/s یا L/m
- ویسکوزیته ودانسیته سیال
- نوع اتصالات مورد نیاز
- ضریب اصلاح فلومتر
- دما و نوع سیال
- دقت مورد نیاز
- و…
✅سخن پایانی
فلومترهای گردابی از اصلی به نام اثر فون کارمان برای اندازه گیری مایعات، گازها و بخارات استفاده می کنند. در دینامیک سیالات، خط گرداب کارمان یک الگوی تکرارشونده از گردابههای چرخشی است که توسط فرآیندی به نام رانش گردابی ایجاد میشود. هنگامی که آب از مانع عبور می کند، سیال جدا شده و یک فشار دیفرانسیل متناوب به نام گرداب ایجاد می کند.