تفاوت بین جریان آرام و جریان آشفته چیست؟

جریان آرام و جریان آشفته دو جنبه مهمی هستند که هنگام اندازه گیری جریان باید در نظر گرفته شوند. چه زمانی اثر تلاطم رخ می دهد؟ چه تاثیری بر فلومتر شما دارد؟ و بسیار مهم: برای به حداقل رساندن اثرات نامطلوب جریان آشفته چه کاری می توانید انجام دهید؟

انواع سوالاتی که هنگام کار با فلومتر به ذهن خطور می کند.

در این مقاله  3 نکته برتر خود را برای به حداقل رساندن اثرات نامطلوب جریان آشفته با شما به اشتراک خواهیم گذاشت.

🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل

چرا جریان آرام برای فلومتر مهم است؟

این بستگی به نوع فلومتر دارد که چگونه جریان آشفته می تواند بر اندازه گیری شما تأثیر بگذارد. اگر یک فلومتر حرارتی بر اساس اصل کار “بای پس” دارید، بخشی از جریان اصلی از یک محدودیت عبور می کند و بخش کوچکی از جریان از طریق سنسور واقعی عبور می کند.

نسبت بین این دو جریان با افت فشار روی سنسور و محدودیت در جریان آرام تعیین می شود. اثر تلاطم این نسبت را مختل خواهد کرد. از آنجایی که ابزارهای دارای سنسور بای پس اغلب برای اندازه گیری های بسیار دقیق استفاده می شوند، اثر تلاطم می تواند تأثیر زیادی بر نتایج اندازه گیری داشته باشد.

در نتیجه، کنتورهای جریان حرارتی – بر اساس اصل “بای پس” – با استفاده از جریان آرام بهترین رفتار را دارند.

اصل کار سنسور بای پس، با عنصر جریان آرام (LFE)

اثر آشفتگی چیست؟

تلاطم موضوعی خطرناک است که اغلب منشأ دعواهای جدی در جلسات علمی اختصاص داده شده به آن است، زیرا دیدگاه‌های بسیار متفاوتی را نشان می‌دهد که همگی در پیچیدگی و همچنین ناتوانی در حل مشکل مشترک هستند. “. مارسل لزیور، 1987.

در عمل اغلب با یک جریان متلاطم مواجه خواهید شد. یک جریان آشفته می تواند به دلیل محدودیت های (بیش از حد) در یک تاسیسات، مانند شیرها یا آداپتورها، در ترکیب با سرعت بالای سیال مورد استفاده ایجاد شود. این اثر به عنوان “اثر آشفتگی” شناخته می شود. در هر محدودیتی جریان مختل شده و سرعت گاز تغییر می کند. علاوه بر استفاده از محدودیت ها، طول لوله نیز چیزی است که باید در نظر گرفته شود. از آنجایی که مدتی طول می کشد تا یک جریان آشفته دوباره آرام شود، استفاده از طول لوله مناسب مهم است.

جریان متلاطم

جریان آشفته چیزی است که می‌خواهید در ورودی دستگاه اندازه‌گیری جریان خود از آن جلوگیری کنید، زیرا می‌تواند بر دقت اندازه‌گیری شما تأثیر بگذارد. بهتر است یک جریان آرام درست قبل از ابزار جریان خود داشته باشید. با این حال، خود ابزاری که به عنوان کنترل کننده جریان استفاده می شود. با دریچه ای در پشت فلومتر، می تواند دوباره باعث ایجاد یک جریان آشفته شود.

همه انواع فلومترها این را به عنوان مضر نمی دانند. عمدتاً فلومتر های حرارتی با استفاده از اصل بای پس برای این اثر حساس هستند. فلومترهای مبتنی بر کوریولیس Coriolis، CTA (Constant Temperature Anemometry) یا اولتراسونیک مستقل از اغتشاش هستند.

جریان آشفته در مقابل جریان آرام

چگونه می توان فهمید که جریان آرام است یا جریان آشفته؟

به طور کلی می توان گفت که دو نوع جریان وجود دارد: جریان آرام و جریان متلاطم. در تصویر می بینید که جریان آرام با آزمایشی با استفاده از جوهر در یک لوله استوانه ای تجسم شده است. جوهر به وسط یک لوله شیشه ای تزریق شده است که آب از آن عبور می کند. هنگامی که سرعت آب هنوز کم است، جوهر با آب مخلوط نمی شود، خطوط جریان موازی هستند. این جریان آرام نامیده می شود.

اگر سرعت آب زیاد شود با سرعت معینی تغییر ناگهانی رخ می دهد. جریان به طور کامل مختل می شود و آب از طریق جوهر همگن می شود. خطوط جریان آشفته هستند، دیگر خطی نیستند که به آن جریان آشفته می گویند.

اهمیت عدد رینولدز (Re)

در تئوری الگوی جریان به چهار متغیر بستگی دارد:

• قطر لوله
• سرعت سیال
• چگالی سیال
• ویسکوزیته دینامیکی سیال

ترکیب این متغیرها عدد رینولدز (Re) نامیده می‌شود که پارامتر مهمی است که توصیف می‌کند آیا شرایط جریان منجر به جریان آرام یا جریان آشفته می‌شود. به طور کلی می توان گفت که یک جریان آرام در عدد رینولدز پایین (≤ حدود 2300) و یک جریان آشفته در عدد رینولدز بالا (≥ حدود 3000) رخ می دهد. در بین این دو عدد (Re 2300-3000) شما یک “جریان انتقالی” دارید، به این معنی که جریان می تواند آرام یا متلاطم باشد (اعداد ذکر شده برای یک لوله استوانه ای هستند).

3 نکته برای به حداقل رساندن اثرات نامطلوب جریان آشفته؟

اگر از فلومتر های جرمی حرارتی بر اساس اصل سنسور «بای پس» استفاده می‌کنید، به شما توصیه می‌کنم موارد زیر را انجام دهید:

1) سعی کنید از محدودیت‌هایی مانند شیرها، آداپتورها و کوپلینگ‌های زانویی در فرآیند خود جلوگیری کنید:

• فلومتر را مستقیماً پشت یک محدودیت مانند شیر نصب نکنید. اگر نمی توانید این کار را ترتیب دهید، از یک فیلتر توربولانس بین شیر و فلومتر استفاده کنید یا از یک فلومتر با فیلتر توربولانس یکپارچه استفاده کنید.
• تا حد امکان تعداد کوپلینگ های زانویی را نزدیک به یک فلومتر محدود کنید.

2) سرعت جریان خود را با استفاده از طول لوله مناسب محدود کنید. به طور کلی، من توصیه می کنم از حداقل طول لوله استفاده کنید:

• 10 برابر قطر لوله، در ورودی ابزار
• 4 برابر قطر لوله، در خروجی ابزار (فقط فلومتر)
• برای دبی گاز بیش از 100 لیتر در دقیقه، استفاده از لوله های 12 میلی متری یا ½ اینچی معمول است.

3) از فیلتر «تلاطم» در فرآیند جریان خود استفاده کنید.

فیلتر توربولانس جریان را قبل از رسیدن به سنسور فیلتر می کند و دوباره آن را آرام می کند. امروزه، فلومترها اغلب دارای چنین فیلتری هستند که در فلومتر ادغام شده است (به عنوان مثال سری Bronkhorst EL-FLOW) یا دارای یک مسیر جریان گسترده در داخل فلومتر هستند (مثلاً فلومترهای Bronkhorst Low delta P).

همه چیز به فرآیند و کاربرد بستگی دارد

این بسیار به کاربرد بستگی دارد که پیامدهای جریان آشفته چیست. به عنوان مثال در فرآیندهای نیمه نما، به ویژه در فرآیندهای پوشش مانند رسوب لایه، جریان آشفته ممنوع است! یک فرآیند پایدار در اینجا ضروری است. با این حال، در سایر فرآیندهای پوشش مانند تکنیک های اسپری شعله، به دلیل فشار زیاد در جریان، تأثیر اغتشاشات کمتر خواهد بود. اگر برای انتخاب بهترین فلومتر برای برنامه خود به مشاوره نیاز دارید، لطفاً به ما اطلاع دهید.

برای سفارش و یا خریدفلومتر و همچنین کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

منبع: