Yon debimèt ultrasons gaz refere a yon flowmeter ki enstale sou yon tiyo ak gaz k ap koule ak mezire koule gaz la pa vle di nan prensip la ultrasons. Yon sèl -chemen gaz ultrasons flowmeter refere a yon aparèy ki ekipe ak yon sèl chemen acoustic, pandan y ap yon debimèt ultrasons gaz ki gen de oswa plis chemen acoustic yo rele yon milti-chemen gaz ultrasons flowmeter.
Ki jan yon kontè koule ultrasons travay? Prensip debaz la pou mezire vitès koule ak yon debimèt ultrasons gaz se kalkile vitès la koule, pousantaj koule, dansite ak lòt paramèt nan likid gaz la lè yo mezire tan pwopagasyon vag ultrasons nan mwayen gaz la. Chapit sa a sitou analize prensip fonksyònman transpò -tan mezi koule ultrasons ak faktè ki afekte mezi koule, epi li fè etid simulation sou kòman yo amelyore koule-mesi presizyon, konsa tankou fè preparasyon pou etid la nan milti-chemen gaz ultrasons koule-metòd mezi ak modélisation mekanis.
Analiz Prensip Fonksyònman Transpò-Tan Mezi Flux Gaz Ultrasonic
Metòd mezi transpò -tan ultrasons koule gaz-metòd mezi koule gaz-nan ki, sou menm longè chemen gaz la, pwopagasyon-diferans tan ant de siyal ultrasons vwayaje en ak en yo itilize pou detèmine vitès mwayèn koule gaz sou chemen acoustic la. Lè vag ultrasons pwopaje nan yon mwayen gaz ap koule tankou dlo, vitès pwopagasyon yo varye ak vitès koule gaz la.
Plis espesyalman, vitès pwopagasyon vag ultrasons chanje nan menm direksyon ak vitès koule gaz la: lè vitès koule gaz la ogmante, vitès vag ultrasons pwopagasyon nan menm direksyon an ogmante tou kòmsadwa; Kontrèman, si vitès koule gaz la ogmante pandan y ap opoze ak direksyon pwopagasyon ultrasons, vitès ultrasons la ap diminye kòmsadwa.
Estrikti debaz yon tiyo ultrasons-Flow Sensor
Jan yo montre nan Fig . 2.1, de transducteurs ultrasons ki kapab tou de transmèt ak resevwa pulsasyon ultrasons (ki refere yo kòm sond oswa transducteur) yo entegre sou yon bò oswa sou tou de bò nan tiyo a. Chemen aktyèl la nan siyal la ultrasons ant transducteur yo transmèt ak resevwa yo rele chemen an acoustic; konsa, yon pè transducteurs fòme yon sèl chemen acoustic. Yon manbràn ki transmèt son-oswa yon seksyon miray gid ond acoustik ranje ant transducteur yo ak mwayen likid la. Nan yon sèl -chemen ultrasons flowmeter, liy waveguide ant de transducteurs à yo kwaze aks enstriman an.
Fig. 2.1 Dyagram chema prensip transpò -tan mezi koule ultrasons
Jan yo montre nan Fig. 2.1, dyamèt tiyo a se D. Distans dwat-liy ki genyen ant fas fen transducteurs A ak B ki entegre sou tou de bò tiyo a se longè chemen acoustic-L (yo rele tou distans acoustic L), epi relasyon li ak dyamèt D la se
Fig. 2.1 Relasyon jeyometrik ant longè acoustic-chemen ak dyamèt tiyo-tan transpò ultrasons mèt koule
kote φ se ang enklinezon chemen acoustic la, sa vle di ang ki genyen ant chemen acoustic la ak aks tiyo a. Ang enklinezon chemen acoustic la se tou ang ensidan vag ultrasons la. Ang ensidan an φ afekte pa vitès son an nan likid la, osi byen ke pa vitès son an nan kwen an ak nan tiyo a -materyèl miray la.
An jeneral, varyasyon vitès son ak tanperati nan materyèl solid pi piti pase sa ki nan materyèl gaz. Lè varyasyon tanperati a pa gwo, enfliyans materyèl kwen ak tiyo -mi yo sou presizyon mezi yo ka neglije; sepandan, lè ranje varyasyon tanperati a gwo, yo dwe korije gwo chanjman nan vitès son nan materyèl kwen ak tiyo-mi yo.
Pou yon transducer ki gen yon ang ensidan 30 degre, koyefisyan transmisyon an relativman wo, pèt enèji a piti, ak vòltaj eksitasyon ki nesesè yo ba. Yon transducer konsa fèt nan Kiba pou pòtatif à débitmètres ki pa pratik pou itilize yon ekipman pou pouvwa CA. Yon transducer ak yon ang ensidan 45 degre gen yon koyefisyan transmisyon relativman ba, men li ka adopte yon pi gwo chip transducer ak pi wo vòltaj eksitasyon, e se poutèt sa apwopriye pou debimèt ultrasons fiks oswa moun ki ka itilize yon ekipman pou pouvwa AC.
Fonksyònman Prensip Transpò -Tan Ultrasonic Gaz Koule Mezi
Transpò-tan à gaz flux-mezi teknoloji detèminen axial mwayèn koule vitès Vz sou avyon ki te fòme pa acoustique D' ak aks a, pa mezire tan diferans ant à vag pwopaje en ak en nan mwayen gaz la. Tan transpò nan vag ultrasons diferan nan direksyon yo en ak en. Tan transpò a se:
Fig. 2.2 Ekwasyon tan transpò ultrasons-en
ak tan transpò en se
Fig. 2.3 Ekwasyon tan transpò ultrasons-en
kote C se vitès son vag ultrasons nan likid la mezire estasyonè, sa vle di vitès son an; Vz se vitès mwayèn koule nan likid la nan direksyon axial sou avyon an ki te fòme pa chemen an ultrasons ak aks tiyo a, ki rele tou chemen an -vitès mwayèn.
Lè enfliyans varyasyon son-vitès akòz anviwònman tiyo entèn yo pa konsidere, ekspresyon pou chemen an-vitès mwayèn se
Fig. 2.4 Ekspresyon pou chemen-vitès axial mwayèn
Lè w mezire tan transpò en tD ak tan transpò en tU nan vag ultrasons la, yo jwenn diferans tan ant pwopagasyon en ak pwopagasyon en.
Fig. 2.5 Definisyon diferans tan transpò amont-anval-
Sèvi ak metòd tan transpò piblik la, ou ka jwenn vitès mwayèn chemen an nan yon chemen acoustic. Dapre vitès mwayèn diferan chemen acoustic, epi lè l sèvi avèk algoritm apwopriye, yo ka kalkile vitès mwayèn pèpandikilè a tout -seksyon transvèsal la, ki rele volim-vitès mwayèn V.
Metòd pou mezire tiyo likid (volim) mwayèn vitès V lè w mezire transpò -diferans tan ant pwopagasyon ultrasons en ak en pwopagasyon yo rele metòd mezi transpò -tan ultrasons koule-. Yon debimèt ki mezire koule likid tiyo a lè l sèvi avèk metòd ultrasons transpò -tan yo refere yo kòm yon debimèt ultrasons transpò -tan.
Relasyon ki genyen ant chemen an-vitès mwayèn sou chemen akoustik yon debimèt ultrasons transpò-tan ak volim-vitès mwayèn nan tiyo a se
Fig. 2.6 Definisyon koule-faktè koreksyon vitès
kote yo rele K faktè koreksyon vitès-. Faktè koreksyon vitès-koule a sòti nan modèl matematik pwofil distribisyon vitès la nan seksyon mezi debimèt la. Dapre rejim koule gaz nan tiyo a, yo ka jwenn faktè koreksyon vitès -koule a. Kidonk, apati ekwasyon (2.4) ak (2.6), vitès mwayèn gaz nan tiyo a se
Fig. 2.7 Relasyon ant tiyo-mwayèn vitès ak chemen-mwayèn vitès
Pousantaj koule volumétrique a ka jwenn nan ekwasyon (2.7) kòm
Fig. 2.8 Ekwasyon koule volumétrique-pousantaj
kote A se -seksyon transvèsal tiyo a.
Apre presyon ak konpansasyon tanperati nan to a koule volumetrik, ka to a koule mas ka jwenn kòm
Fig. 2.9 Mass koule-ekwasyon to ak koreksyon presyon-tanperati-konpresibilite
kote Z se faktè konpresibilite gaz la; P0 ak P se paramèt presyon nan kondisyon estanda ak kondisyon aktyèl yo, respektivman; T0 ak T se valè tanperati yo nan kondisyon estanda ak kondisyon aktyèl yo, respektivman; ak ρ0 se dansite medyòm gaz la nan kondisyon estanda.
Yon fwa yo jwenn vitès koule a, yo ka kalkile volim likid ki pase nan yon tiyo ki gen yon dyamèt bay sou yon sèten peryòd. Volim koule F pase nan tiyo a nan 1 h se 79:
Fig. 2.10 Volim likid lè nan tiyo a ki baze sou transpò piblik-tan mezi-tan transpò ultrasons mèt koule prensip travay
Prensip Fonksyònman debaz nan Multi-Path Ultrasonic Gaz Koule Mezi
Débitmètres à gaz kapab divize an yon sèl -chemen ak plizyè-chemen, tou de ki baze sou prensip tan transpò piblik-pou mezi koule ultrasons. Koulye a, nan mitan pwodwi menm jan an aletranje, kantite chemen acoustic ka otan ke sis. Nan yon debimèt ultrasons milti-chemen, ViV_iVi reprezante chemen an-vitès mwayèn sou iii-èm chemen akoustik la. Li jwenn lè w mezire tan transpò ultrasons en ak en, lè w kalkile diferans ki genyen ant yo, epi lè w kalkile chemen an -vitès mwayèn.
Dapre relasyon ki genyen ant wout-vitès mwayèn chak chemen acoustik ak faktè koreksyon vitès-koule yo, yo ka estime volim-vitès mwayèn gaz nan tiyo a kòm
Fig. 2.11 Milti-chemen pondéré ekwasyon vitès mwayèn-ki jan mèt koule ultrasons fonksyone
kote WiW_iWi se koyefisyan pondération chak chemen acoustic, ak valè li depann de algorithm entegrasyon yo adopte.
Figi . 2.12 Multi-chemen volumetrik koule-ekwasyon to- kontè koule ultrason ki jan li fonksyone
Nan teyori, plis chemen acoustic gen, se pi wo presizyon mezi a ta dwe. Sepandan, eksperyans pratik te montre ke lè kantite chemen acoustic atravè -seksyon an rive nan kat, plis ogmante kantite chemen an kontribye anpil nan amelyore presizyon, pandan y ap ogmante siyifikativman pri fabrikasyon.
Analiz de faktè ki afekte mezi koule gaz à
Dapre fòmil kalkil koule -vitès ak koule- nan debimèt ultrasons gaz, vitès koule a oswa to koule a gen rapò ak plizyè aspè, tankou paramèt jeyometrik nan tiyo a mezire, koule -faktè koreksyon vitès (oswa koyefisyan pondération), ak valè yo mezire nan tan pwopagasyon ultrasons. Se analiz sa a te pote soti nan aspè sa yo.
Koreksyon Flow-Faktè Vitès ak Amelyorasyon Presizyon Mezi
Nan debimèt ultrasons gaz transit{0}}tan susmansyone a, etid la baze sou eta ideyal kote wout la-vitès mwayèn distribye inifòm sou seksyon kwa-tiyo a. Nan sitiyasyon pratik, akòz distribisyon vitès ki pa -inifòm likid la atravè seksyon transvèsal tiyo-, vitès la ki te jwenn pa kalkil se aktyèlman chemen an-vitès mwayèn nan direksyon pwopagasyon ultrasons ak direksyon axial, ki te jwenn nan diferans tan ki mezire transpò ultrasons-. Pousantaj koule volim final la kalkile pral inevitableman pwodwi erè. Pou asire presizyon mezi, li nesesè pou detèmine relasyon ki genyen ant de yo epi korije vitès aktyèl la mezire lè l sèvi avèk prensip mekanik-likid; sa vle di, yon faktè koreksyon -koule K prezante lè w ap mezire ak yon debimètr volumetrik.
Akòz konpleksite eta likid-koule nan tiyo, distribisyon vitès ki kapab lakòz yo konplèks tou. Rechèch aktyèl la sitou limite a distribisyon vitès nan kondisyon ideyal, se sa ki, distribisyon vitès anba koule laminar ak konplètman devlope koule ajite nan tiyo lis. Koule laminè ak koule ajite se de eta koule fondamantal nan likid nan tiyo. Koule laminè refere a eta kote patikil likid pa gen okenn mouvman transverse epi yo konsidere sèlman mouvman axial; koule ajite refere a eta kote patikil likid yo gen mouvman axial ak mouvman transverse. Paske karakteristik koule yo diferan anba diferan eta koule tiyo, yo jwenn distribisyon vitès diferan.
Karakteristik koule nan yon likid yo ansanm enfliyanse pa vitès an mwayèn nan tiyo a, viskozite a sinematik, ak dyamèt tiyo a, pandan y ap nimewo Reynolds ReReRe a se yon endèks enpòtan pou evalye eta a koule. Lè Re<2300Re < 2300Re<2300, the flow is laminar; when Re>4000Re > 4000Re>4000, the flow is turbulent. Re=2300Re = 2300Re=2300 is usually taken as the critical value for the transition from laminar to turbulent flow. When Re>2300Re > 2300Re>2300, likid la kòmanse tranzisyon nan yon eta ajite, ak rejyon tranzisyon sa a jeneralman trete kòm koule ajite.
FAQ
Ki sa ki se yon transpò-tan debimèt gaz ultrasons?
Yon debimètre gaz à transpò tan -mesi koule gaz lè li voye pulsasyon ultrasons tou de en ak en epi kalkile vitès koule a nan diferans nan tan transpò yo.
Ki diferans ki genyen ant yon sèl-chemen ak plizyè-chemen ultrasons debimèt?
Yon sèl -debimèt chemen sèvi ak yon pè transducteur ak yon chemen acoustic, pandan y ap yon debimèt milti-chemen itilize plizyè chemen acoustic nan diferan wotè oswa ang pou pi byen kaptire pwofil vitès la ak amelyore presizyon.
Poukisa yo bezwen yon faktè koreksyon{0}}koule?
Paske distribisyon vitès nan yon tiyo pa pafètman inifòm, vitès yo mezire sou yon sèl chemen acoustic pa egal ak vitès mwayèn -seksyon an. Yon faktè koreksyon lyen de la.
Ki faktè ki afekte presizyon mezi koule gaz ultrasons?
Faktè kle yo enkli distòsyon pwofil vitès, kondisyon enstalasyon, nimewo Reynolds, konpozisyon gaz ak vitès son, tanperati ak chanjman presyon, ak erè pwosesis siyal.
