How Vortex Shedding and Flow Phenomena-Based Flow Meters Work (Cách Hoạt Động của Lưu Lượng Kế Dựa trên Hiện Tượng Tách Vortex và Dòng Chảy)

When a fluid flows past an obstruction, oscillations can occur. Examples in nature include the whistling sound of wind blowing through tree branches, water eddies forming behind a rock in a swift river, and flags fluttering in the wind. Flow meters based on vortex shedding and flow phenomena utilize these oscillations to measure flow velocity.

Khi chất lỏng chảy qua một vật cản, các dao động có thể xảy ra. Ví dụ trong tự nhiên bao gồm tiếng huýt sáo do gió thổi qua cành cây, các xoáy nước hình thành sau một hòn đá trong dòng sông chảy xiết, và lá cờ bay phấp phới trong gió. Lưu lượng kế dựa trên hiện tượng tách vortex và dòng chảy tận dụng các dao động này để đo tốc độ dòng chảy.

Types of Flow Meters Based on Vortex Shedding and Flow Phenomena (Các Loại Lưu Lượng Kế Dựa trên Hiện Tượng Tách Vortex và Dòng Chảy)

Vortex Shedding Flow Meters (Lưu Lượng Kế Tách Vortex):

Use an obstruction (shedder) to create vortices behind it.
The frequency of the vortices is proportional to the flow velocity.
Shedder design focuses on factors like linearity, resistance to backflow interference, or manufacturability.
Typical pressure drop in water service: around 300 mbar at 5 m/s (5 psi at 15 ft/s).
Sử dụng một vật cản (shedder) để tạo ra các xoáy nước phía sau.
Tần số của các xoáy nước tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy.
Thiết kế của shedder tập trung vào các yếu tố như tính tuyến tính, khả năng chống nhiễu từ dòng chảy ngược, hoặc khả năng sản xuất.
Sụt áp điển hình trong dịch vụ nước: khoảng 300 mbar ở 5 m/s (5 psi ở 15 ft/s).

Coanda Effect Flow Meters (Lưu Lượng Kế Hiệu Ứng Coanda):

Use two feedback paths to alternately direct the flow to adhere to internal walls.
The oscillation frequency is proportional to the flow velocity.
Sử dụng hai đường phản hồi để luân phiên hướng dòng chảy bám vào các bức tường nội bộ.
Tần số dao động tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy.

Swirl Flow Meters (Lưu Lượng Kế Tiền Xoáy):

Create rotational movement, forming a vortex around the pipe’s central axis.
Swirl frequency is proportional to the flow velocity.
Less sensitive to hydraulic disturbances; require shorter straight pipe lengths.
Tạo chuyển động xoay, hình thành một xoáy nước quanh trục trung tâm của ống.
Tần số tiền xoáy tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy.
Ít nhạy cảm với nhiễu động thủy lực; yêu cầu đoạn ống thẳng ngắn hơn.

Advantages and Disadvantages (Ưu và Nhược Điểm)

Advantages (Ưu Điểm):

Measures flow velocity for liquids, gases, and steam.
No moving parts, ensuring reliability.
Can integrate pressure/temperature sensors for mass flow measurement.
High accuracy; ideal for steam applications.
Đo tốc độ cho chất lỏng, khí và hơi.
Không có bộ phận chuyển động, đảm bảo độ tin cậy.
Có thể tích hợp cảm biến áp suất/nhiệt độ để đo lưu lượng khối lượng.
Độ chính xác cao; lý tưởng cho ứng dụng hơi nước.

Disadvantages (Nhược Điểm):

High pressure drop at high flow rates.
Limited accuracy at low flow rates.
Nonlinearity at low Reynolds numbers.
Sụt áp cao ở dải lưu lượng trên.
Độ chính xác hạn chế ở lưu lượng thấp.
Mất tính tuyến tính ở số Reynolds thấp.

Applications (Ứng Dụng)

Suitable for Liquids, Gases, and Steam (Phù hợp cho chất lỏng, khí, hơi):

Water, boiler feedwater, hydrocarbons, chemicals, air, nitrogen, and steam.
Effective in industries such as:
- Chemicals
- Oil and gas
- Power
- Mining
- Pharmaceuticals
Nước, nước cấp nồi hơi, hydrocarbon, hóa chất, không khí, nitơ và hơi nước.
Hiệu quả trong các ngành công nghiệp như:
- Hóa chất
- Dầu khí
- Năng lượng
- Khai thác mỏ
- Dược phẩm

Materials and Sizes (Vật Liệu và Kích Thước)

Typically made of stainless steel or Hastelloy C.
Sizes range from 0.25 inches to over 12 inches.
Thường được chế tạo từ thép không gỉ hoặc Hastelloy C.
Kích thước từ 0,25 inch đến hơn 12 inch.

Application Notes (Lưu Ý Khi Ứng Dụng)

Reynolds Number Sensitivity (Độ Nhạy Số Reynolds):

Avoid operating below the minimum Reynolds number to ensure accuracy.
Ensure sufficient flow velocity to prevent device shutdown.
Tránh vận hành dưới số Reynolds tối thiểu để đảm bảo độ chính xác.
Đảm bảo tốc độ dòng chảy đủ để ngăn chặn việc tắt thiết bị.

Piping and Installation (Hệ Thống Ống và Lắp Đặt):

Support piping to reduce vibration.
Avoid forcing pipes into position to prevent sensor damage.
Hỗ trợ hệ thống ống để giảm rung động.
Tránh ép ống vào vị trí để ngăn ngừa hư hỏng cảm biến.

Gas/Steam Applications (Ứng Dụng Khí/Hơi):

Place shedder horizontally to protect against liquid droplet impact.
For high-temperature applications, avoid placing the sensor at the top of the pipe.
Đặt shedder theo chiều ngang để bảo vệ khỏi tác động của giọt chất lỏng.
Trong ứng dụng nhiệt độ cao, tránh đặt cảm biến ở đỉnh ống.

General Use (Sử Dụng Chung)

Common in applications such as:

Water, wastewater, mining, power, chemicals, and petrochemical industries.
Được tìm thấy trong các ứng dụng như:
- Nước, nước thải, khai thác mỏ, năng lượng, hóa chất và công nghiệp hóa dầu.

Selecting and installing flow meters based on vortex shedding and flow phenomena appropriately for specific applications ensures reliability and accuracy.

Việc lựa chọn và lắp đặt phù hợp với ứng dụng cụ thể đảm bảo độ tin cậy và độ chính xác cho lưu lượng kế dựa trên hiện tượng tách vortex và dòng chảy.

Lưu Lượng Kế dang Xoáy