Wie berechnet man die von einem Vortex-Durchflussmesser gemessene Durchflussrate?

Hallo! Ich bin ein Lieferant von Vortex-Durchflussmessern und möchte heute darüber sprechen, wie man die von einem Vortex-Durchflussmesser gemessene Durchflussrate berechnet. Es ist ein ziemlich cooles Thema und ich werde es auf eine leicht verständliche Weise aufschlüsseln.

Lassen Sie uns zunächst ein wenig darüber sprechen, was ein Vortex-Durchflussmesser ist. Ein Vortex-Durchflussmesser ist ein Gerät zur Messung der Durchflussrate von Flüssigkeiten (Flüssigkeiten, Gase oder Dampf) in einem Rohr. Es funktioniert nach dem Prinzip der von Kármán-Wirbelstraße. Wenn eine Flüssigkeit an einem im Strömungsweg platzierten Staukörper (einem nicht stromlinienförmigen Objekt) vorbeiströmt, werden abwechselnd Wirbel von beiden Seiten des Staukörpers abgelöst. Die Frequenz dieser Wirbelablösung ist direkt proportional zur Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit.

Kommen wir nun zur eigentlichen Berechnung der Durchflussrate. Die Grundformel zur Berechnung der Durchflussrate mit einem Vortex-Durchflussmesser lautet:

$Q = f / K$

Wo:

• $Q$ ist der Volumenstrom (in Einheiten wie Kubikmeter pro Stunde, $m^{3}/h$ oder Gallonen pro Minute, GPM).
• $f$ ist die Frequenz der Wirbelablösung (gemessen in Hertz, Hz).
• $K$ ist der Meterfaktor (in Impulseinheiten pro Volumeneinheit, z. B. Impulse pro Kubikmeter, $p/m^{3}$).

Der Zählerfaktor $K$ ist eine Kalibrierkonstante, die für jeden Vortex-Durchflussmesser spezifisch ist. Sie wird während des Kalibrierungsprozesses im Werk ermittelt. Bei der Kalibrierung werden die physikalischen Eigenschaften des Durchflussmessers berücksichtigt, beispielsweise die Größe des Staukörpers und der Innendurchmesser des Durchflussrohrs.

Nehmen wir an, Sie haben einen Wirbeldurchflussmesser in einer Rohrleitung installiert und messen die Häufigkeit der Wirbelablösung. Sie können diese Frequenz einfach durch den Zählerfaktor dividieren, um den Volumenstrom zu erhalten. Wenn beispielsweise die Frequenz der Wirbelablösung $f = 50$ Hz und der Zählerfaktor $K = 100$ Impulse pro Kubikmeter beträgt, dann beträgt der Volumenstrom $Q$:

$Q=\frac{50}{100}=0,5m^{3}/h$

Aber es ist nicht immer so einfach. Es gibt ein paar Dinge, die Sie beachten müssen.

Temperatur- und Druckeffekte

Die Dichte der Flüssigkeit kann sich je nach Temperatur und Druck ändern. Bei Gasen und Dampf ist dies besonders wichtig. Wenn sich die Dichte ändert, ändert sich auch das Verhältnis zwischen Volumenstrom und Massenstrom. Um dies zu berücksichtigen, müssen Sie möglicherweise die Temperatur und den Druck der Flüssigkeit messen und das ideale Gasgesetz oder andere geeignete Gleichungen verwenden, um den Volumenstrom in einen Massenstrom umzuwandeln.

Das ideale Gasgesetz ist gegeben durch:

$PV = nRT$

Wo:

• $P$ ist der Druck des Gases.
• $V$ ist das Volumen des Gases.
• $n$ ist die Anzahl der Mol des Gases.
• $R$ ist die ideale Gaskonstante.
• $T$ ist die absolute Temperatur des Gases.

Wenn Sie Druck, Temperatur und Volumenstrom kennen, können Sie den Massenstrom anhand der Dichte des Gases unter den gegebenen Bedingungen berechnen.

Viskosität und Reynoldszahl

Auch die Viskosität der Flüssigkeit kann die Leistung des Vortex-Durchflussmessers beeinflussen. Die Reynolds-Zahl ($Re$) ist eine dimensionslose Größe, die das Strömungsregime (laminar oder turbulent) beschreibt und gegeben ist durch:

$Re=\frac{\rho vD}{\mu}$

Wo:

• $\rho$ ist die Dichte der Flüssigkeit.
• $v$ ist die Geschwindigkeit der Flüssigkeit.
• $D$ ist der Durchmesser des Rohrs.
• $\mu$ ist die dynamische Viskosität der Flüssigkeit.

Vortex-Durchflussmesser funktionieren am besten im turbulenten Strömungsbereich, typischerweise wenn die Reynolds-Zahl über einem bestimmten Wert liegt (normalerweise etwa 10^{4}$). Wenn die Reynolds-Zahl zu niedrig ist, kann die Wirbelablösung instabil werden und der Durchflussmesser liefert möglicherweise keine genauen Messwerte.

Überlegungen zur Installation

Auch die Installation des Vortex-Durchflussmessers kann Auswirkungen auf die Genauigkeit der Durchflussmessung haben. Es sollte in einem geraden Abschnitt der Rohrleitung installiert werden, entfernt von Störungen wie Bögen, Ventilen oder Pumpen. Die Anforderungen an den geraden Vor- und Nachlauf werden in der Regel vom Hersteller angegeben. Eine häufige Anforderung besteht beispielsweise darin, mindestens 10 Rohrdurchmesser gerader Rohre vor dem Durchflussmesser und 5 Rohrdurchmesser stromabwärts des Durchflussmessers zu haben.

Lassen Sie uns nun über einige Alternativen zu Vortex-Durchflussmessern sprechen. Wenn Sie sich in einer Situation befinden, in der ein Vortex-Durchflussmesser möglicherweise nicht die beste Lösung ist, können Sie andere Arten von Durchflussmessern in Betracht ziehen. Zum Beispiel dieElektromagnetischer Durchflussmesser LDGeignet sich hervorragend zur Messung des Durchflusses leitfähiger Flüssigkeiten. Es funktioniert auf der Grundlage des Faradayschen Gesetzes der elektromagnetischen Induktion. Und dieTurbinen-Durchflussmesserist eine weitere Option. Es misst die Strömungsgeschwindigkeit, indem es die Umdrehungen einer im Strömungsweg platzierten Turbinenschaufel zählt.

Wenn Sie jedoch mit einer Vielzahl von Flüssigkeiten (Flüssigkeiten, Gase und Dampf) zu tun haben und eine zuverlässige und genaue Durchflussmessung benötigen, aWirbeldurchflussmesserist oft die erste Wahl.

Wenn Sie am Kauf eines Vortex-Durchflussmessers interessiert sind oder Fragen zur Berechnung von Durchflussraten haben, können Sie sich gerne an uns wenden. Wir sind hier, um Ihnen zu helfen, die richtige Lösung für Ihre Anforderungen an die Durchflussmessung zu finden. Ganz gleich, ob Sie in der chemischen Industrie, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie oder einem anderen Sektor tätig sind, der eine genaue Durchflussmessung erfordert, wir verfügen über das Fachwissen und die Produkte, um Ihre Anforderungen zu erfüllen.

Referenzen

• „Handbuch zur Durchflussmessung: Prinzipien und Praxis“ von Richard W. Miller
• Herstellerdokumentation für Vortex-Durchflussmesser