Prostownice strumienia wykorzystywane są do pomiarów przepływu. Ich celem jest wyeliminowanie nieprzewidzianych i niechcianych efektów wpływających na profil przepływu. Bardzo często wynikają one z braku wymaganych odcinków prostych przed i za punktem pomiarowym. Prostownica strumienia neutralizuje zmiany w profilu, dzięki której uzyskujemy spójny, przewidywalny profil przepływu. W efekcie otrzymujemy dokładny i powtarzalny pomiar.
Prostownica strumienia a przepływ przejściowy
Jak ważną rolę pełni prostownica strumienia podczas pomiaru przepływu? By się o tym przekonać, należy najpierw poznać, w jaki sposób profil przepływu może się zmieniać i z jakimi skutkami może się to wiązać.
Profile przepływu to funkcja geometrii rury, liczby Reynoldsa (Re), chropowatości powierzchni rur i szybkości zmian prędkości przepływu. Powszechnie wiadomo, że wielokrotność średnic odcinków prostych rur jest konieczna do wytworzenia w pełni rozwiniętego, turbulentnego profilu przepływu. Warto jednak pamiętać o aplikacjach, gdzie występują niskie wartości przepływu oraz szeroka zakresowość pomiaru. Często pomijanym faktem jest to, że profil przepływu w stanie przejściowym nie jest uwzględniany i korygowany. Może to powodować ogromne niedokładności pomiaru przepływu w części krytycznego zakresu pomiarowego.
Jaka jest różnica między warunkami przepływu laminarnego i turbulentnego?
Przepływ laminarny zachodzi przy niskich prędkościach, gdzie liczba Re jest mniejsza niż 2000. Przepływ turbulentny występuje powyżej Re 4000. Gdy przepływ występuje pomiędzy Re 2000-4000, jest określany jako znajdujący się w „przejściowym” zakresie przepływu. Jednak w zależności od zwiększenia lub zmniejszenia przepływu i tempa tej zmiany, przepływ przejściowy może wzrosnąć aż do 7000 Re.
Gdy liczba Reynoldsa wzrasta od 2000 Re do 4000 Re, zależność pomiędzy średnią prędkością V (śr.) a prędkością liniową środkowej V (maks.) gwałtownie wzrasta z 50% do prawie 80%. Profil prędkości od osi rurociągu do jego ścianki również zmienia się bardzo szybko. Urządzenia do pomiaru przepływu punktowego w dużym stopniu mogą być podatne na zmiany profilu podczas tego przejściowego zakresu przepływu. Dotyczy to czujników przepływu mierzących punktowo. Niezależnie od tego, czy są one ustawione w linii środkowej, czy mają zmienną głębokość zanurzenia.
Prostownica strumienia – wyeliminuj niepożądane efekty
Nieprzewidywalność i niepożądane efekty przejściowego profilu przepływu dla prostownicy strumienia to żaden problem. Przechodząc przez prostownicę następuje wytwarzanie spłaszczonego, wysoce powtarzalnego profilu przepływu. Pozostaje on zasadniczo niezmieniony, podczas gdy prędkości i związane z nimi liczby Re zmieniają się z laminarnego, przez przejściowy do przepływu turbulentnego. W przypadku prostownicy strumienia Vortab zachowana jest zależność między V (śr.) a V (maks.). Dzięki temu uzyskujemy prawie stały profil przepływu. Warto pamiętać również o kalibracji przepływomierza wraz z prostownicą strumienia. Wtedy przed przepływomierzem powstaje stabilny i spójny profil przepływu, niezależny od kierunku lub szybkości zmian. Dzięki temu zapewnia bardzo dokładny i powtarzalny pomiar. Przepływomierze firmy FCI instalowane wraz z prosownicami strumienia Vortab eliminują błędy przejściowe. Jednocześnie zapewniają optymalną dokładność w całym zakresie pomiarowym.
Co jeszcze zyskasz stosując prostownice strumienia?
Prostownice strumienia przepływu wykonują podwójne zadanie. Niwelują zniekształcenia profilu przepływu występujące z powodu braku wymaganych odcinków prostych przed i za punktem pomiarowym. Ponadto eliminują skutki niestabilności przejściowej zmiany profilu przepływu. W konsekwencji uzyskujemy pewną, ciągłą, wysoką dokładność i powtarzalność działania w najbardziej ekstremalnych warunkach zakresu przepływu. Bez wątpienia taka dokładność przy krytycznym pomiarze małego przepływu, staje się niezwykle cenna.
Błędy pomiaru i niedokładności, jakie możemy uzyskać w wyniku braku odcinków prostych, bądź pojawiania się efektu przejściowego, jesteśmy w stanie oszacować robiąc symulację dokładności. Należy wskazać elementy, jakie zakłócają profil przepływu oraz podać parametry instalacji. Dzięki posiadanej przez nas aplikacji producenta, możemy symulować jaką dokładność uzyskamy. Program oferuje ponad 30 typowych wariantów instalacji, pozwala nam wybrać najlepszy punkt pomiarowy, dzięki któremu uzyskamy najlepszą możliwą dokładność pomiaru.
Podsumowując, stosowanie prostownic strumienia to niemalże gwarancja dokładniejszego pomiaru w całym zakresie przepływu oraz niwelowanie powstawania profilu przejściowego. Pozwolę sobie zaznaczyć, że niejednokrotnie są to problemy, których nie jesteśmy świadomi, a które wpływają na jakość pomiaru.
Więcej szczegółów na temat prostownic strumienia, przeczytać można w naszym kwartalniku „Pod kontrolą”
Akademia automatyki: Wpływ przejściowego profilu przepływu na dokładność pomiaru. Prostownice strumienia eliminują efekt przejściowy przepływu
