Вихревой поток воздуха: Многоликие вихри

Содержание

Многоликие вихри

: 11 Ноя 2006 , Загадки "ржавой" ДНК , том 12, №6

Завихрения — одна из основных форм движения текучей среды. Их структура и размеры удивительно разнообразны. Вихри образуются в технических сооружениях, устройствах, механизмах, а также в реках, океанских течениях, атмосферных потоках… Они могут быть нашими помощниками, как, например, при создании подъемной тяги самолетов, но могут быть и врагами, порождая разрушительные явления огромной мощности, такие как ураганы и торнадо. У вихревых потоков много уникальных свойств…

Толковый словарь великорусского языка Даля дает много синонимов слова «вихрь», говорящих сами за себя: кружалка, заверть, ветроворот, столбовый ветер, даже чертова свадьба… Но для современного горожанина наиболее знакомым видом вихревого движения будет, пожалуй, водоворот, образующийся при вытекании воды из ванны.

Иногда вихревые следы можно наблюдать и на небе — вслед за летящим реактивным самолетом. Образуются вихри при обтекании самолетного крыла воздушным потоком. Кроме того, струи из реактивных двигателей самолета, фюзеляжные вихри (образующиеся в месте соединения крыла с фюзеляжем) вместе с так называемым неустойчивым сдвиговым слоем воздуха за крылом закручиваются в довольно мощные концевые вихри. Последние можно увидеть, например, за самолетом сельскохозяйственной авиации, летящим на низкой высоте и распыляющим через устройство под крыльями инсектициды, служащие своеобразными «маркерами» вихревого движения.

Следы в небе

В вихревом следе, образующемся при обтекании воздушным потоком самолетного крыла, обычно присутствуют вихревые структуры неправильной формы, со множеством мелких вихрей с осями, ориентированными в направлении полета. Такие завихрения можно увидеть на снимках крыла самолета, полученных методом лазерной визуализации.

Концевые вихри за самолетом становятся видимыми благодаря отработанным газам реактивных двигателей при полете на крейсерской скорости на большой высоте.

При сгорании в двигателе авиационного топлива (керосина) образуются двуокись углерода, водяной пар, окись азота и сажа. На тех высотах, где летают самолеты, температура низкая, поэтому пары воды конденсируются на частицах, образуя в результате различных физических процессов (замерзания, испарения, сублимации) микрокапли или микрокристаллы. Последние и вовлекаются в концевые вихри, в результате чего за самолетом появляются длинные белые конденсационные «шлейфы», которые часто можно видеть в ясном небе.

Как долго будет существовать такой след, зависит от многих факторов, главным образом от температуры, направления ветра и влажности воздуха. Иногда шлейф рассеивается через несколько минут, в некоторых же случаях срок его «жизни» достигает нескольких часов. Замечено также, что при определенных условиях конденсационный след распадается на структуры наподобие вихревых колец.

Это явление называют обычно неустойчивостью Кроу по имени американского ученого С.

К. Кроу, который в 1970 г. впервые дал аналитическое описание начальных стадий этого процесса. Кроу показал, что взаимодействие двух концевых вихрей может приводить к усилению так называемых возмущений вытеснения, длина волны которых в осевом направлении обычно в несколько раз превосходит начальное расстояние между вихрями. Позднее, в 1977 г. французские исследователи Т. Льюк и С. Вильямсон исследовали это явление в лабораторном эксперименте, полностью подтвердив выводы Кроу.

Вихрь фон Кáрмана

В атмосфере можно наблюдать и другие вихри. Например, с помощью спутника «Landsat 7» была обнаружена так называемая вихревая дорожка Кáрмана — больших размеров, с подветренной стороны острова Александр Селкирк (архипелаг Хуан Фернандес), расположенного в Тихом океане примерно в 800 км на запад от Чили.

Венгерский ученый Теодор фон Карман был первым, кто в 1911 г. обнаружил образование особой последовательности вихрей при обтекании кругового цилиндра, ось которого перпендикулярна встречному потоку, и описал условия ее формирования.

В случае острова Александр Селкирк хочется отметить два момента. Во-первых, эта последовательность встречных завихрений никогда не была бы открыта без применения спутниковых технологий. Во-вторых, удивляет то, что такой небольшой скалистый остров (его площадь составляет около 44 км2, а вершина самой большой горы высотой 1319 м легко достигает облаков) спровоцировал образование столь огромной вихревой дорожки.

Вихревые дорожки Кармана продолжают изучать до сих пор, поскольку периодические выбросы подобных вихрей бывают настолько мощными, что могут вызвать колебания (резонанс) в самых разных объектах. Подтверждением их опасности служит разрушение таким вихрем в 1940 г. моста Такома-Нэрроуз (штат Вашингтон, США).

У вихревых дорожек может быть невероятное множество конфигураций. Для подтверждения приведем лишь один пример, а именно — исследование Г. Эрхард­том из нашего Аэродинамического института (г. Ахен, Германия) в 1979 г. вихревых структур, образующихся при прохождении потока воздуха внутри и вокруг кольца, размещенного под прямым углом к потоку.

Завихрения, идущие от внутреннего и внешнего краев такого кольца, представляют собой парные вихревые кольца, по форме похожие на облака на подветренной стороне острова Александр Селкирк. Очевидно, что размер кольца, измеряемый сантиметрами, совершенно не влияет на зарождение вихревой дорожки. Поэтому оно «работает» точно так же, как и остров, протяженность которого от одного побережья до другого составляет несколько километров.

Ураганы-убийцы

Хотя смерчи, циклоны, ураганы и торнадо не относятся непосредственно к предмету нашего рассмотрения, однако на определенном этапе своей «эволюции» они также могут рассматриваться как слабые вихри — до тех пор, пока не наберут силы и не перерастут в ураганы-убийцы, как их часто называют в США.

Небольшие воронкообразные облака время от времени образуются и над Европой — их можно видеть на снимках метеорологической службы. Воронки могут подниматься от земли до верхних слоев облаков. В случаях, когда они разрастаются до урагана, мощность ветра внутри них может превышать триллион ватт! Появляясь в последние годы все чаще, ураганы-убийцы могут опустошать огромные пространства, как это произошло в 2005 г.

в США, где в результате «налета» урагана «Катрина» был затоплен Новый Орлеан.

Малые вихри можно моделировать в лабораторных условиях подобно уже упомянутой вихревой дорожке Кармана. Так, в 1990 г. Т. Саваде и Т. Льюку, ученым Аэродинамического института, удалось получить слабые вихри в форме зарождающихся вихревых структур в стеклянном контейнере квадратного поперечного сечения, наполненном водой и дополненном пластиной, закрепленной на стенке контейнера. Начальные вихри получали, поворачивая пластину на определенный угол. Для визуализации потока в воду впрыскивали разноцветные красители с заднего края пластины в шести осевых направлениях. Поток фотографировали в двух освещенных плоскостях — параллельной и перпендикулярной оси завихрения.

На серии снимков, сделанных в «профиль», благодаря красителям хорошо видны все этапы зарождения, развития и, наконец, разрушения первоначально «тонкого» вихря вследствие индуцированного им осевого движения. Разрушение структуры потока в центре завихрения отчетливо видно и на снимках, сделанных в «фас» — в плоскости, параллельной оси завихрения.

Эти фотографии имеют некоторое сходство со снимками ураганов, сделанными со спутников или космических станций. Во второй серии экспериментов контейнер повернули на 90 °, так что ось пластины заняла вертикальное положение. Верхнюю стенку контейнера сняли, а на дно насыпали кварцевый песок. Затем стали изучать образование завихрения в слое жидкости над песчаным дном — песок в этом случае исполнял роль красителя, маркера вихревого движения.

Когда пластина поворачивалась, в воде возникало начальное завихрение, как и в предыдущем эксперименте. Затем также образовывались два других вихря, значительно слабее первого. Хотя кварцевый песок довольно тяжелый, в центре вихрей давление настолько понижалось, что песок засасывался и поднимался кверху. При относительно высоких скоростях вращения пластины ядро завихрения на некотором расстоянии от дна оставалось практически прямолинейным, а выше — закручивалось в спираль. В последующих экспериментах удалось показать, что при сильном завихрении ядро вихря может замкнуться в полный круг.

Подобные деформации ядра вихря наблюдались и в природных условиях — в случае торнадо. Так, А. Б. С. Уиппл в своей книге «Ураган» привел серию снимков, демонстрирующих развитие торнадо 6 июля 1978 г. в Северной Дакоте (США). Воронкообразное ядро торнадо, видное благодаря присутствию в нем водяного пара, имело практически форму круга, как и в описанном выше эксперименте.

Пузырек и спираль

Явление, при котором ядро вихря начинает отклоняться от прямой линии и закручиваться в спираль, называется разрушением спиралевидного вихря. Оно происходит и в потоках других типов, образующихся, например, в турбореактивных двигателях. Одним из примеров такого вихревого потока служит закрученный поток в модели диффузора гидротурбины, изученный швейцарскими учеными. Ядро завихрения, возникающего при прохождении диффузора, деформируется и приобретает форму спирали.

Еще один пример — закрученный поток в трубо­проводе с переменным сечением, распад ядра которого вызывается ростом давления в трубопроводе в аксиальном (осевом) направлении.

Нужно отметить, что предшественником разрушения спиралевидного вихря часто является распад другого типа — пузырьковый. Именно такой «пузырек» и образуется в потоке жидкости в трубопроводе. Сначала появляется вихревая структура в форме парных колец, одно из которых расположено по ходу потока от пузырька («вниз по течению»), а другое — выше по потоку. Давление в трубопроводе растет до тех пор, пока в нем не сформируется точка торможения, ниже которой жидкость начинает двигаться в обратном направлении.

Перед началом разрушения пузырек становится почти симметричным относительно своей оси, но затем завихрение, расположенное ниже по потоку, отрывается и движется вниз «по течению». Симметрия утрачивается, вихревое кольцо, покидая зону высокого давления, расположенную ниже точки торможения потока, разрушается. Ядро завихрения закручивается в спираль вокруг зоны высокого давления — поток начинает разрушаться по спиралевидному типу. Интересно, что хотя такие потоки в трубах активно изучались в последние двадцать лет, условия, определяющие переход от пузырькового распада к спиральному, до сих пор остаются неизвестными.

В 1978 г. американцы Дж. Х. Фэлер и С. Лейбович провели этот эксперимент таким образом, что и пузырь, и вихревое кольцо стабильно оставались в потоке на одном и том же месте. И прошло почти двадцать лет, прежде чем такую парную конфигурацию вихревого распада удалось смоделировать с помощью мощного компьютера — получив численное решение уравнения Навье-Стокса, описывающего течение вязкой жидкости. Повторил эксперимент Фэлера-Лейбовича М. Ваймер из Аэродинамического института, который показал, что пузырь после образования точки торможения на оси завихрения потока сначала немного «мигрирует» вверх по течению, а потом держится на постоянном месте.

Самолеты и космолеты

Разрушение вихрей может происходить и на крыльях сверхзвуковых самолетов и транспортных космических кораблей, обычно имеющих треугольную форму. Такие крылья генерируют на подветренной стороне вихревые системы — благодаря этому их подъемная сила увеличивается при больших углах атаки (наклоне крыла к линии полета).

Такая вихревая система состоит из большого первичного вихря, двух-трех более мелких вторичных вихрей, вихрей третьего (а иногда и четвертого) порядка, а также сдвигового слоя. Благодаря низкому давлению в ядре первичного вихря подъемная сила крыла увеличивается нелинейно.

При больших углах атаки давление в основном потоке на верхней стороне крыла растет по направлению к его задней кромке — это влияет на структуру вихревого движения. И в случае, если давление начинает быстро расти, первичный вихрь распадается.

В. Лимберг и А. Штромберг, исследователи из Аэродинамического института, на модели транспортной космической системы с использованием метода визуализации потока показали, что режимы распада вихрей, описанные для закрученных потоках в трубах, «работают» и на подветренной стороне подобных космолетов.

«Ветвистые» трубы

Первые работы по расчетам характеристик течения жидкости в трубах были опубликованы более 150 лет назад Г. Хагеном и Дж. Пуайзелем. Казалось бы, что с тех пор почти все, что происходит в этих потоках, включая образование вихревых структур, можно было описать уравнениями, выведенными этими учеными. Однако ситуация радикально меняется, когда речь заходит об изогнутых или разветвленных трубах.

Хотя в первом случае задача усложняется лишь кривизной трубы, это значительно меняет всю картину. Описать же течение в разветвленных трубах еще сложнее — для них может существовать сразу несколько режимов потоков в зависимости от направления и интенсивности движения жидкости. Эта проблема была детально изучена в 1990 г. учеными из Аэродинамического института Р. Найкесом и Б. Бартманном, которые использовали трубы, соединенные под разным углом.

Ответвление в виде изогнутой трубы переменного сечения, например, генерирует вторичный поток, меняющийся от сечения к сечению. При взаимодействии его с основным потоком формируется несколько как бы «заплетенных в косички» линий тока жидкости. Это наводит на мысль, что завихрения в потоке образуются вследствие изгиба трубы, что подтверждается снимками окрашенного потока. Скручивание линий тока жидкости наблюдается также в случае, когда ответвление присоединено к основной трубе под прямым углом. Образование крайне нестабильной вихревой структуры наблюдается и тогда, когда поток поступает с обоих концов основной трубы.

Кольцевые и подковообразные вихревые структуры, периодически образующиеся в разветвленной трубе, движутся затем вместе с основным потоком. При этом частота образования завихрений во многом зависит от объемного расхода жидкости и числа Рейнольдса (соотношения характерных сил инерции и вязкости).

Вихри в автомобильном двигателе

В последние годы исследования вихревых структур ведутся и в таком важном прикладном направлении, как усовершенствование автомобильных двигателей. Ученые пытаются увеличить эффективность сгорания автомобильного топлива за счет создания вихревых колец, благодаря которым топливо могло бы распределяться в цилиндре не так, как при обычном впрыске.

Первым потоки в поршневых цилиндрах исследовал в 1988 г. Х. Вайс из Аэродинамического института. Он создал испытательный стенд с прозрачным цилиндром, в который с помощью поршня засасывалась вода, а для наблюдения за потоком через щель открытого клапана впрыскивался флуоресцентный краситель. Результаты экспериментов показали, что на такте всасывания в цилиндре образовывались два вихревых кольца.

Позже этот эксперимент был смоделирован с помощью численных методов А. Абдельфаттахом, коллегой Вайса. Еще через несколько лет Абдельфаттаху с сотрудниками удалось решить проблему более эффективного распределения топливно-воздушной смеси в цилиндре, благодаря чему расход топлива в автомобиле можно было уменьшить. К 2003 г. эта разработка была доведена до стадии промышленного использования на заводе БМВ в Мюнхене.

В заключение хочется еще раз подчеркнуть, что с вихревыми структурами нам приходится сталкиваться в самых разных ситуациях. Конечно, сегодня о вихрях мы знаем далеко не все, и их исследования будут продолжаться многие годы. Тем не менее сведения, почерпнутые из этой статьи, могут помочь лучше понять эти красивые и не всегда предсказуемые физические явления. Как и любое уникальное творение природы, вихри способны будоражить наше воображение и побуждать нас к поискам ответов на все новые и новые вопросы.

Автор и редакция благодарят д. ф.-м. н. В. Н. Ветлуцкого (Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, Новосибирск) за помощь в подготовке публикации

: 11 Ноя 2006 , Загадки "ржавой" ДНК , том 12, №6

Серия VD | ООО ТРОКС РУС

Основные размеры

ØD [мм]

Внешний диаметр патрубка

ØD₁ [мм]

Внешний диаметр круглой лицевой панели

ØD₂ [мм]

Диаметр круглого дизайна

ØD₃ [мм]

Диаметр круглой статической камеры

□Q₁ [мм]

Внешний размер квадратной лицевой панели

□Q₂ [мм]

Размеры квадратного дизайна

□Q₃ [мм]

Размеры квадратной статической камеры

H₁ [мм]

Расстояние (высота) от нижнего края подвесного потолка до нижнего края лицевой панели диффузора

H₂ [мм]

Высота потолочного диффузора, от нижнего края подвесного потолка до верхнего края патрубка

H₃ [мм]

Высота потолочного диффузора со статической камерой, от нижнего края подвесного потолка до верхнего края статической камеры или патрубка

A [мм]

Положение патрубка, в соответствии с расстоянием от центральной линии патрубка до нижнего края подвесного потолка

C [мм]

Длина патрубка

m [кг]

Вес

Обозначения

LWA [дБ(A)]

Взвешенный уровень звуковой мощности шума генерируемого воздушным потоком

V [м³/ч] и [л/с]

Расход воздуха

Δtz [K]

Разность температур приточного воздуха и в помещении, т. е. температура приточного воздуха минус температура в помещении

Δpt [Па]

Общий перепад давления

Aeff [м²]

Эффективная площадь

Все уровни звуковой мощности основаны на 1 пВт.

Основные размеры

ØD [мм]

Внешний диаметр патрубка

ØD₁ [мм]

Внешний диаметр круглой лицевой панели

ØD₂ [мм]

Диаметр круглого дизайна

ØD₃ [мм]

Диаметр круглой статической камеры

□Q₁ [мм]

Внешний размер квадратной лицевой панели

□Q₂ [мм]

Размеры квадратного дизайна

□Q₃ [мм]

Размеры квадратной статической камеры

H₁ [мм]

Расстояние (высота) от нижнего края подвесного потолка до нижнего края лицевой панели диффузора

H₂ [мм]

Высота потолочного диффузора, от нижнего края подвесного потолка до верхнего края патрубка

H₃ [мм]

Высота потолочного диффузора со статической камерой, от нижнего края подвесного потолка до верхнего края статической камеры или патрубка

A [мм]

Положение патрубка, в соответствии с расстоянием от центральной линии патрубка до нижнего края подвесного потолка

C [мм]

Длина патрубка

m [кг]

Вес

Обозначения

LWA [дБ(A)]

Взвешенный уровень звуковой мощности шума генерируемого воздушным потоком

V [м³/ч] и [л/с]

Расход воздуха

Δtz [K]

Разность температур приточного воздуха и в помещении, т. е. температура приточного воздуха минус температура в помещении

Δpt [Па]

Общий перепад давления

Aeff [м²]

Эффективная площадь

Все уровни звуковой мощности основаны на 1 пВт.

Серия AIRNAMIC | ООО ТРОКС РУС

Основные размеры

ØD [мм]

Внешний диаметр патрубка

ØD₁ [мм]

Внешний диаметр круглой лицевой панели

ØD₂ [мм]

Диаметр круглого дизайна

ØD₃ [мм]

Диаметр круглой статической камеры

□Q₁ [мм]

Внешний размер квадратной лицевой панели

□Q₂ [мм]

Размеры квадратного дизайна

□Q₃ [мм]

Размеры квадратной статической камеры

H₁ [мм]

Расстояние (высота) от нижнего края подвесного потолка до нижнего края лицевой панели диффузора

H₂ [мм]

Высота потолочного диффузора, от нижнего края подвесного потолка до верхнего края патрубка

H₃ [мм]

Высота потолочного диффузора со статической камерой, от нижнего края подвесного потолка до верхнего края статической камеры или патрубка

A [мм]

Положение патрубка, в соответствии с расстоянием от центральной линии патрубка до нижнего края подвесного потолка

C [мм]

Длина патрубка

m [кг]

Вес

Обозначения

LWA [дБ(A)]

Взвешенный уровень звуковой мощности шума генерируемого воздушным потоком

V [м³/ч] и [л/с]

Расход воздуха

Δtz [K]

Разность температур приточного воздуха и в помещении, т. е. температура приточного воздуха минус температура в помещении

Δpt [Па]

Общий перепад давления

Aeff [м²]

Эффективная площадь

Все уровни звуковой мощности основаны на 1 пВт.

Основные размеры

ØD [мм]

Внешний диаметр патрубка

ØD₁ [мм]

Внешний диаметр круглой лицевой панели

ØD₂ [мм]

Диаметр круглого дизайна

ØD₃ [мм]

Диаметр круглой статической камеры

□Q₁ [мм]

Внешний размер квадратной лицевой панели

□Q₂ [мм]

Размеры квадратного дизайна

□Q₃ [мм]

Размеры квадратной статической камеры

H₁ [мм]

Расстояние (высота) от нижнего края подвесного потолка до нижнего края лицевой панели диффузора

H₂ [мм]

Высота потолочного диффузора, от нижнего края подвесного потолка до верхнего края патрубка

H₃ [мм]

Высота потолочного диффузора со статической камерой, от нижнего края подвесного потолка до верхнего края статической камеры или патрубка

A [мм]

Положение патрубка, в соответствии с расстоянием от центральной линии патрубка до нижнего края подвесного потолка

C [мм]

Длина патрубка

m [кг]

Вес

Обозначения

LWA [дБ(A)]

Взвешенный уровень звуковой мощности шума генерируемого воздушным потоком

V [м³/ч] и [л/с]

Расход воздуха

Δtz [K]

Разность температур приточного воздуха и в помещении, т. е. температура приточного воздуха минус температура в помещении

Δpt [Па]

Общий перепад давления

Aeff [м²]

Эффективная площадь

Все уровни звуковой мощности основаны на 1 пВт.

Оборудование Nex Flow в РФ - Каталог

Вихревые трубки Nex Flow

Вихревые трубки Frigid-X™ выпускаются в трех стандартных размерах – миниатюрные с потреблением 57, 113 или 227 л/мин, в наиболее распространенном (среднем) размере с потреблением 283, 425, 708, 850 и 1133 л/мин, и в крупном размере – с потреблением 1416, 2124, 2832 и 4248 л/мин. Крупные модели используются в тяжелой промышленности и способны выдавать более 2,9 кВт. У вихревых трубок “горячий конец” обычно снабжен контролем напора и температуры воздуха на холодном конце. Чем больше напор на горячем конце, тем ниже температура на холодном конце. Важно отметить, что охлаждающая способность определяется одновременно напором и температурным перепадом. Поэтому, если важна охлаждающая способность, то поток из холодного конца должен быть в диапазоне 60% – 80%. Если важна температура, тогда поток должен быть менее 50%.

У всех вихревых трубок имеется “генератор”, который рассчитан на определенный поток. Бывает два типа генераторов – один для охлаждения, а второй для ограничения потока с холодного конца, для достижения очень низких температур. В зависимости от температуры и давления входящего сжатого воздуха можно достигать очень низких температур, до минус 40-45ºC.

Применение:

  • Охлаждение электронных и электрических панелей.
  • Охлаждение инструментов/машин.
  • Охлаждение приборов видеонаблюдения.
  • Застывание горячих расплавленных клеев.
  • Охлаждение спаяных деталей.
  • Охлаждение газов.
  • Охлаждение горячих прокладок.
  • Охлаждение камер с микроклиматом.

Как работают вихревые трубки?

Наши вихревые трубки из нержавеющей стали снабжены бронзовыми генераторами в стандартном варианте, а не дешевыми пластиковыми генераторами, что гарантирует их длительный срок эксплуатации в высокотемпературной среде. При почти полном отсутствии движущихся частей, вихревая трубка принимает сжатый воздух и превращает его в холодный воздух температурой до минус 46°C на одном конце, и в горячий воздух на другом конце, температурой до плюс 127°C.

Нужна консультация? Наши специалисты ответят на все вопросы.

Звоните по телефону +7 (495) 125-06-83 или отправьте сообщение на [email protected]

Самарский университет запатентовал установку для получения в пустыне воды из воздуха - Наука

САМАРА, 31 октября. /ТАСС/. Самарский национальный исследовательский университет запатентовал установку для получения в пустыне воды из воздуха. Об этом в среду сообщила пресс-служба вуза.

"Инженеры Самарского университета получили патент Федеральной службы интеллектуальной собственности на автономную энергонезависимую установку "Вихревой родник", позволяющую получать пресную воду из атмосферного воздуха с помощью энергии ветра", - говорится в сообщении.

Работа установки основана на принципе конденсации. Атмосферный воздух содержит влагу, при его охлаждении влага конденсируется, в результате чего образуется чистая дистиллированная вода. Принципиальным отличием самарской установки от аналогов является использование вихревых эффектов.

"Идея добывать воду из воздуха не нова. Записки арабских путешественников свидетельствуют, что на маршруте караванов, шедших по Великому шелковому пути, располагались колодцы с водой, конструкция которых создавала внутри температурный перепад, формирующий вихревые потоки. Благодаря им раскаленный пустынный воздух превращался в холодную воду", - цитирует пресс-служба одного из разработчиков установки, профессора кафедры теплотехники и тепловых двигателей Самарского университета Владимира Бирюка.

Получение воды в установке происходит за счет использования ветра, который, проходя через установку, превращается в вихревой поток и охлаждается до "точки росы". В результате резкого перепада температур на гидрофобных стенках установки образуется конденсат, влага стекает и накапливается в блоке водосборника, а осушенный воздух подается наверх и уходит в атмосферу, дополнительно вырабатывая при этом электроэнергию для насоса, подающего воду потребителям.

За сутки "Вихревой родник" производит около 0,8 куб. м чистой холодной воды. Установка выполнена из пластмассы, высота конструкции - до десяти метров, диаметр - до 2 м. "Вихревой родник" не требует расходов на эксплуатацию и полностью экологичен, отметили в пресс- службе университета.

Вихревое движение | Perpetuum mobile: «свободная энергия» и вечные двигатели.

Вихревое движение жидкостей и газов


Вихревое движение идеального газа
   Поворот потока идеального газа
      Сжатие и расширение потока газа при повороте
      Разделение частиц потока по скоростям
   Завихрение идеального газа по 2 осям
Турбулентность и сложное вихревое движение

Вихревое движение идеального газа

Для начала постараемся не изобретать велосипед, а рассмотрим термодинамические эффекты вихревого движения с точки зрения классической термодинамики, прежде всего на примере знакомого со школы идеального газа, то есть такого газа, в котором взаимодействие его частиц — атомов или молекул — между собой хорошо описываются моделью их идеально упругих соударений, а прочие эффекты этого взаимодействия пренебрежимо малы по сравнению с их взаимодействием с стенками сосуда, в котором этот газ находится. На практике это означает прежде всего пренебрежение вязкостью газа и электрическими явлениями, возникающими при быстром движении потоков реальных газов.

Поворот потока идеального газа

Как известно, температура и давление идеального газа изменяются при изменении плотности и скорости его частиц, и наоборот. Посмотрим, что может произойти, если однородный поток такого газа, движущийся с достаточно большой скоростью, вдруг будет вынужден повернуть из-за плавно закругляющейся стенки сосуда. При этом попробуем оставаться на самых примитивных механистических позициях, соответствующих представлениям об идеальном газе как о множестве идеально упругих шариков, только очень маленьких и лёгких...

Предположим, что ламинарный (без завихрений) поток идеального газа подаётся на вход трубы прямоугольного (для простоты) сечения, которая представляет собой сегмент окружности (скажем, половину, т.е. плавно поворачивает на 180°).

Сжатие и расширение потока газа при повороте

В соответствии с механической моделью газа частицы-шарики должны стремиться продолжить начальное прямолинейное движение, однако на их пути оказывается плавно закругляющаяся внешняя стенка. В результате возле неё возрастает концентрация частиц, т.е. происходит некоторое уплотнение газа, что в соответствии с рассмотренным выше адиабатическим сжатием ведёт к повышению температуры и давления в этой области. У внутренней же стенки трубы, наоборот, возникает разрежение газа — это соответствует адиабатическому расширению и ведёт к уменьшению там давления и температуры. В отличие от металлических шариков, которые непременно скопились бы у внешней стенки трубы все сразу, в газе слишком много частиц, и каждая из них помимо направленного движения вместе с потоком имеет хаотическую тепловую компоненту движения. Поэтому в результате их взаимных столкновений многие из них так и не достигают внешней стенки, а меняют своё направление полёта намного раньше, ведь длина свободного пробега частиц воздуха при атмосферном давлении исчисляется сотыми долями микрометра. В результате весь газ не скапливается у внешней стенки, а у внутренней стенки не образуется абсолютного вакуума, однако разность давлений и температур тем выше, чем выше направленная скорость потока на входе трубы.


Схема изменения плотности потока газа при повороте в трубе. Плотность линий соответствует плотности газа (т.е. его давлению), а цвет — температуре.

Впрочем, следует отметить, что такое разделение имеет место только во время поворота потока. Если при выходе на прямой участок (или за пределы трубы) давление в обоих частях потока сравняется (в сжатой — уменьшится, в разреженной — увеличится), то разность температур, вызванная этим, пропадёт, даже когда потоки останутся отделёнными друг от друга. Однако, пока газ находится в трубе, можно снять тепло с её внешней стенки или холод — с середины трубы. Следует заметить, что речь идёт об изменении именно внутренней тепловой энергии самого газа, а не об отборе механической энергии, переданной газу нагнетателем при создании потока.

Разделение частиц потока по скоростям

Существует и второй аспект, приводящий к аналогичным результатам. По общепринятым термодинамическим представлениям, частицы газа и жидкости обладают существенной тепловой кинетической энергией, причиной которой является их хаотическое тепловое движение. Очевидно, что у некоторых из них эта тепловая скорость складывается с макроскопической скоростью потока, и в результате их скорость (а следовательно, и кинетическая энергия) относительно трубы возрастает, а у некоторых эти скорости вычитаются, в результате их скорость относительно трубы становится меньше, а то и вовсе направлена в противоположную сторону. Выбор трубы в качестве точки отсчёта здесь абсолютно однозначен — ведь она отклоняет поток от прямолинейной траектории, и, привязавшись к потоку, мы получим неинерциальную систему отсчёта, а неподвижной является именно направляющая труба. Даже интуитивно понятно, что «низкоскоростным» частицам завернуть легче, чем «высокоскоростным», в результате автоматически происходит их разделение — имеющие более высокую скорость (а стало быть, энергию и температуру) концентрируются у внешней стенки трубы, а обладающие более низкой скоростью и энергией остаются в её внутренней части. Благодаря этому также происходит разделение температур внутреннего и внешнего слоёв потока. Это наиболее очевидно в случае, когда длина свободного пробега частиц много больше внутренних размеров направляющей трубы (разреженный газ), однако эффект, хотя и в менее выраженной форме, будет иметь место и в случае, если свободный пробег существенно меньше этих размеров (газы при атмосферном давлении) и даже когда такой пробег практически отсутствует (различные жидкости) — за счёт передачи импульсов при взаимных столкновениях частиц.

Это разделение более устойчиво — оно в значительной степени сохраняет свои свойства и после выхода на прямой участок и выравнивания давлений «холодной» и «горячей» частей потока (при условии предотвращения их смешивания). Результатом такого эффекта, как и для предыдущего пункта, будет эффект Ранка.

Завихрение идеального газа по 2 осям

Говоря об эффекте Ранка, мы рассматривали вращение потока вокруг одной оси. Но если струя закрученного потока, в свою очередь, будет завиваться вокруг другой оси, перпендикулярной первой? А ведь именно так ведут себя практически все природные вихри — от разрушительного торнадо до безобидной воронки в ванной, из которой выпускают воду. Как правило, у всех у них основной вихрь состоит из закрученных потоков-струй, каждая из которых вращается вокруг своей оси. Возможно, это неслучайно, и сама природа подсказывает нам не ограничиваться вращением в одной плоскости?

Предположим, что нам каким-либо образом удалось создать статический тороидальный вихрь, то есть вихрь, имеющий форму трубки, замкнутой в кольцо, в котором рабочее тело (газ или жидкость) вращается вокруг оси этой трубки, но не вращается вокруг оси самого кольца.


Тороидальный статический вихрь. Цвет соответствует температуре. Разрез вихревой трубки A—A показан для двух случаев: вверху — с вращением, центрированным благодаря жёсткому сердечнику, внизу — из-за отсутствия жёсткого сердечника центр вращения смещён к периферии и температурные эффекты выражены слабее.

Если разбить такое кольцо на сектора, то станет очевидно, что сечение у внутренней стенки трубки (к центру кольца) меньше, чем у внешней (на периферии кольца). Соответственно, рабочее тело будет испытывать ближе к центру кольца сжатие и адиабатический нагрев, а у периферийной стенки — расширение и адиабатическое охлаждение, кроме того в соответствии с уравнением непрерывности у центральной стенки рабочее тело будет двигаться быстрее, а у периферийной — медленнее. Первый эффект более выражен для газов, второй — для жидкостей. И тот, и другой эффекты вызовут более высокую температуру у внутренней стенки вихревой трубки и более низкую — у периферийной. Каждый цикл вращения перенесёт лишь немного энергии, но он повторяется быстро и очень много раз, что в сумме может привести к вполне заметной разности температур. Впрочем, при отсутствии жёсткого сердечника внутри трубки центр вращения несколько сместится к периферии, что значительно снизит перенос тепла, да и без жёсткой внешней трубки такой вихрь долго не просуществует. Эффект Ранка здесь, конечно, также имеет место, однако в данном случае его влияние представляется непринципиальным, особенно при не слишком высоких скоростях вращения.

В случае, если подобный вихрь будет вращаться ещё и вокруг центра кольца, траектория движения отдельной частицы превратится в спираль, свитую более или менее туго в зависимости от соотношения скоростей вращения вокруг центра вихревой трубки и вокруг центра кольца. При этом перенос тепла возможен как от периферии кольца к его центру (при незначительной скорости вращения вокруг центра кольца), так и от центра кольца к его периферии вследствие эффекта Ранка (при незначительной скорости вращения вокруг центра трубки).

Турбулентность и сложное вихревое движение

Традиционная гидродинамика неявно исходит из того постулата, что естественной формой движения жидкостей и газов является ламинарное течение, а турбулентность рассматривается как его нарушение, вызванное тем или иным ограничением его «свободы». Однако, исходя из того факта, что течение, бывшее ламинарным в относительно узком канале, при удалении ограничивающих его стенок и сохранении прежней скорости начинает завихряться, логично заключить, что именно вихревое течение является «естественной» формой движения жидкостей и газов, а ламинарным оно становится вынужденно — как раз под воздействием внешних ограничений! Достаточно взглянуть на формулу числа Рейнольдса — общепризнанного критерия ламинарности или турбулентности потока, — при неизменной скорости потока оно растёт пропорционально диаметру трубы, а значит, течение становится более турбулентным. В узкой трубке мчащаяся с большой скоростью жидкость ламинарна, а в безбрежном океане даже медленные течения сопровождаются водоворотами и завихрениями — такими же медленными, малозаметными и безопасными, как и породивишие их потоки.


Вихрь вытекающей воды. Явно видна его чёткая структура.

Что из этого следует? Очень многое! Как известно, будучи предоставлено само себе, любое тело или вещество стремится принять наиболее энергетически выгодное состояние и перемещается по наиболее энергетически выгодной траектории. А значит, получается, что естественное турбулентное завихрённое течение энергетически более выгодно, чем прямолинейное ламинарное? Но ведь традиционная гидродинамика, да и реальная техническая практика утверждают: потери при ламинарном движении существенно меньше, чем при турбулентном, и потому инженеры всеми силами стараются предотвратить или хотя бы сократить образование турбулентностей! В чём же дело?

В массовом сознании турбулентное движение ассоциируется с беспорядочно зарождающимися и исчезающими вихрями среды, которые хаотично сталкиваются друг с другом, а также с ограничивающими поток стенками или с телом, движущимся в неограниченной среде, и тем самым отбирают и бесполезно растрачивают кинетическую энергию, превращая её в тепло. Да, иногда это выглядит именно так, однако происходит не очень часто и обычно в тех случаях, когда форма движущегося тела или стенок, ограничивающих поток, слишком неправильна, а жёсткость их поверхности мала. Следует заметить, что в быту и технике под «турбулентностью» часто имеется в виду именно такое хаотичное завихрение среды, однако в гидродинакмике как науке «турбулентным» называется любое течение, характер которого отличен от ламинарного, то есть с любыми завихрениями в теле потока — как хаотическими, так и упорядоченными — вплоть до квазистационарных.

Тем не менее, легко получить квазистационарную струю, которая хотя и имеет форму спирали (т.е. является турбулентной с точки зрения гидродинамики), но внешне выглядит практически неподвижной. Для этого достаточно под небольшим давлением (в пределах 0.1..0.5 атм) подать жидкость в небольшое отверстие (1..3 мм), желательно продолговатой формы. Это может быть не только вода из водопровода, — опыт можно провести за завтраком, наливая в чай или кофе молоко из молочного пакета. В результате при условии неизменного напора в воздухе можно будет наблюдать внешне неподвижную спирально закрученную монолитную струю длиной до 15–30 см (увеличению длины цельного участка способствуют как ровные края отверстия и повышение напора, так и уменьшение размеров отверстия — в разумных пределах, конечно, иначе получится пульверизатор). На большем расстоянии цельная струя разрушается под действием сопротивления воздуха и силы тяжести, разбиваясь на отдельные капли. Опыт легко доступен каждому, и весьма поучительно понаблюдать за поведением струи при небольших изменениях напора. Интересно, какой длины можно получить цельную струю в невесомости и при сильном разрежении?

Проведя такой опыт, можно наглядно убедиться, что турбулентное движение среды весьма упорядоченно, правда, эта упорядоченность динамическая, «живая», зависящая прежде всего от размеров потока (обтекаемого тела) и его скорости, но не только от них — важную роль может играть и изменение вязкости, и шероховатость поверхности, и многие другие факторы. При не очень большом изменении параметров точки наибольшего и наименьшего динамического сопротивления перемещаются по ограничивающей поток поверхности более чем заметно, в том числе и меняясь местами. Да и при неизменных параметрах из-за труднопредсказуемой динамической реакции среды жгуты струй могут двигаться, качаться, — их сложное вращательное движение порождает то нарастание, то уменьшение давления и сопротивления движению в одной и той же точке этой поверхности. В этом трудность детального приборного исследования турбулентных течений. В этом отличие турбулентного движения от достаточно «статического» и потому гораздо лучше изученного ламинарного движения, где при изменении скорости лишь соответственно изменяется давление и сопротивление, но точки минимумов и максимумов сопротивления остаются на своих местах до тех пор, пока сохраняется ламинарный режим. В этом и причина принятой в технике и обслуживающей её науке догмы о вреде турбулентности.

Действительно, если параметры канала не соответствуют «естественной» форме вихря для данных условий, энергетические потери могут превысить потери при ламинарном движении, а даже небольшое изменение условий течения приводит к существенному изменению геометрии оптимального канала. В жёстких каналах, характерных для технических устройств, оптимально подстроить их форму практически невозможно. Не удивительно, что предпочтение отдаётся предсказуемому и легко рассчитываемому ламинарному течению — «синице в руках». Казалось бы, мягкая оболочка канала должна сама подстроиться под оптимальный профиль, но и здесь всё не так просто. Общеизвестно, что как в воздухе, так и в воде мягкая оболочка (тканевая или резиновая) оказывает большее сопротивление движению, чем жёсткая металлическая — именно потому, что она «полощется» в потоке. Здесь дело в том, что она действительно пытается «подстроиться» под оптимальную форму, но изменение формы изменяет и условия обтекания — и новая форма снова оказывается неоптимальной, вызывая обратное движение. То есть, вместо того, чтобы предвосхищать события и заранее принять оптимальную форму, «тряпочная» оболочка стремится «ликвидировать последствия» и потому всегда опаздывает и проигрывает — находится в энергетически неоптимальном состоянии относительно потока, обтекающего её в данный момент.

Конечно, существует и другой вариант — оптимизировать параметры потока (прежде всего скорость) под жёсткий профиль трубы. Однако этот вариант, похоже, никем всерьёз не изучался и не просчитывался, особенно для длинных каналов и трубопроводов. Единственной заслуживающей внимания работой в этом плане являются эмпирические опыты гениального Виктора Шаубергера, однако научного развития и общепринятого теоретического обоснования они не получили, а без этого их инженерное применение невозможно — ведь инженерам нужен предсказуемый и заранее просчитанный результат, особенно в таких долговременных и дорогостоящих проектах, которыми являются трубопроводы и гидротехнические сооружения. Да и профиль труб Шаубергера гораздо сложнее, а потому менее технологичен, чем традиционные круглые трубы. Так зачем рисковать?

Наблюдая много лет за течениями, прежде всего естественным течением горных и равнинных рек и ручьёв и поведением их обитателей, Виктор Шаубергер пришёл к выводам, которые современная общепризнанная гидродинамика не то что отрицает, а просто не считает нужным рассматривать. Физическая суть их заключается в том, что должным образом организовав и направив турбулентное течение, можно не просто сократить потери, но и превратить часть внутренней (тепловой) энергии воды в механическую работу — то есть усилить течение за счёт охлаждения воды. Особое внимание он уделял горной форели, которая, используя особые свойства ледниковой воды и создав канал нужного профиля с помощью рта и жаберных крышек, может долго стоять в стремительном потоке горного ручья на одном месте, почти не работая плавниками и хвостом, а потом ещё и сделать рывок вперёд — против течения!

Более подробно его идеи и разработанные на их основе устройства рассмотрены на отдельных страницах, а здесь я лишь хочу подчеркнуть, что не всегда следует стремиться к подавлению турбулентности — есть ситуации, когда именно правильно организованное сложное турбулентное движение может дать энергетический выигрыш! ♦

Вихревой эффект Ранка-Хилша. Вихревая труба

Библиографическое описание:

Хоробрых, М. А. Вихревой эффект Ранка-Хилша. Вихревая труба / М. А. Хоробрых, В. А. Клементьев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2012. — № 6 (41). — С. 54-55. — URL: https://moluch.ru/archive/41/4961/ (дата обращения: 16.06.2021).

Целью работы является изучение вихревого эффекта [1], при котором воздушный поток «самопроизвольно» разделяется на охлажденное ядро и горячие периферийные слои. Перенос тепла от ядра вихря на периферию, происходящий в этих условиях, называют вихревым эффектом. В компактной холодильной машине – вихревой трубе (ВТ), питаемой сжатым воздухом от пневмосети, можно получить холодный поток с температурой от + 20оС до - 120оС и попутно горячий – с температурой от + 40оС до + 120оС.

Была изготовлена вихревая труба и проведен эксперимент с замером распределения температуры по внутренней поверхности трубы, на выходе горячего и холодного воздуха. По результатам эксперимента получили холодный поток воздуха -2⁰Ϲ и горячий +50⁰Ϲ.

Выполнено математическое моделирование потоков воздуха при помощи пакета газодинамического анализа Flow Simulation, являющегося составной частью пакета Solid Works [2], который основывается на методе конечных элементов.

Рис. 1

На рис. 1 показаны расчетное поле температур с одновременным показом линий тока внутреннего течения в канале вихревой трубы. Из рисунка ясно видно разделение потока на холодную и теплую фракцию. Количественное согласование температур полученных расчетным путем и в экспериментальном исследовании вихревой трубы, выполненных автором показало, что применение вычислительного пакета Solid Works Flow Simulation позволяет достаточно точно получать сходимость расчетных и экспериментальных данных.

Расчеты внутреннего течения потока воздуха велись на компьютере с процессором Intel Core i5, 2.3 ГГц, ОЗУ 4 Гб. При этом использовался ламинарный режим течения. Общее количество ячеек 383678 для выполнения расчета требовалось порядка 3-4 часов.

Дальнейшая работа заключается в использовании PIV метода для визуализации вихревых потоков.

Литература:

  1. Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. – М.: Машиностроение, 1969, 183 с.

  2. Прохоренко В.П. SolidWorks. Практическое руководство. – М.: Бином, 2004. – 289 с.

Вихревой расходомер воздуха

Почему Вихревой расходомер для воздуха?

Вихревой расходомер воздуха не движется. частей, как это работает за счет естественного образования вихрей в воздушном потоке. Это работает в широком диапазоне и не зависит от таких факторов, как температура и давление, которое приводит к неточным показаниям других типов расходомеров. Многие расходомеры подходят только для измерения расхода жидкости, но вихревые расходомеры работают. легко с газами и воздухом или сжатым воздухом

Датчик вихревого потока требует короткого трубопровод для установки и будет оставаться на месте в течение многих лет, что делает его простой выбор для мониторинга использования воздуха и безопасности установки.

Особенности или преимущества вихревого расходомера для измерения воздуха

  • Вариант вихревого расходомера с температурой и компенсация давления
  • Вихрь для коррекции температуры и давления расходомер может указывать температуру воздуха или сжатого воздуха, давление, рабочий расход и стандарт поток.
  • Электронные вихревые преобразователи расхода с цифровым дисплей и выход 4-20 мА или импульсный
  • Цифровой вихревой расходомер с RS485 или Вариант протокола HART
  • Вихревые расходомеры воздуха с их отсутствием движущиеся части дешевы в установке и требуют небольшого обслуживания, что делает они рентабельны и эффективны для управления процессами.
  • Показания могут быть переданы, что означает расходомер может быть размещен в труднодоступных местах, поскольку для этого требуется минимальное обслуживание в течение долгого срока службы. Конструкция вихревого расходомера для воздух дает минимальные точки утечки, которые поддерживают постоянное давление воздуха в система.
  • Точность и надежность, несмотря на колебания температуры и давления делают вихревой расходомер идеальным устройство для использования в суровых условиях с изменяющимися условиями.
  • Вихревой расходомер воздуха настраивается на обеспечивают измерения температуры и давления, а также объема воздуха. Это средство делает вихревой расходомер воздуха универсальным инструментом мониторинга. чтобы убедиться в отсутствии необъяснимых падений давления (утечки воздуха) вокруг растение. Этот объект способствует безопасности и эффективности завода. операции.

Вихревой расходомер Karman Operation

Поток всасываемого воздуха, реагирующий на вихревой генератор, создает эффект завихрения для воздуха ниже по потоку, очень похожий на след, создаваемый в воде после прохождения лодки. Этот след или флаттер называют «вихрем Кармана». Частоты вихрей меняются пропорционально скорости всасываемого воздуха (нагрузки двигателя).

Вихри дозируются в отверстие для направления давления, из которого они воздействуют на зеркало из металлической фольги. Воздушный поток против зеркала заставляет его колебаться пропорционально частоте вихря. Это приводит к тому, что свечение светодиода оптопара попеременно направляется на фототранзистор и отклоняется от него. В результате фототранзистор попеременно заземляет или открывает 5-вольтовый сигнал KS для ECM.

Создает прямоугольный сигнал 5 В, частота которого увеличивается пропорционально увеличению потока всасываемого воздуха. Из-за быстрой и высокочастотной природы этого сигнала для точной проверки сигнала в различных рабочих диапазонах двигателя требуется использование высококачественного цифрового мультиметра (с частотными характеристиками) или осциллографа.

НАИМЕНОВАНИЕ ЗАДАНИЯ:

1. Объясните назначение датчика массового расхода воздуха?

2. Перечислите различные типы датчиков массового расхода воздуха?

3.Объясните подробно конструкции и принцип работы MAF (типа горячей проволоки)?

4. Какой тип сигнала напряжения вырабатывает MAF и что вы ожидаете изменить при увеличении числа оборотов?

5. Подробно объяснить процедуру проверки датчика массового расхода воздуха.

6. Подробно объясните конструкции и принцип работы VAF (крыльчатый расходомер воздуха)?

7. Какой тип сигнала напряжения вырабатывает VAF и что вы ожидаете изменить при увеличении числа оборотов?

8.Объясните подробно конструкции и принцип работы Karmen Vortex?

9. Какой тип сигнала напряжения вырабатывает Karmen Vortex и что вы ожидаете изменить при увеличении числа оборотов?

Читать здесь: Датчик абсолютного давления в коллекторе MAP

Была ли эта статья полезной?

вихревые расходомеры | Instrumart

В вихревых расходомерах используется препятствие, известное как тело обтекания, в потоке потока для создания вихрей ниже по потоку, которые попеременно образуются с обеих сторон тела обтекания. Как эти вихри выходят из тела обтекания, они создают чередующиеся зоны низкого и высокого давления, которые колеблются с определенными частотами, прямо пропорциональными скорости жидкости. Скорость потока может рассчитывается исходя из скорости жидкости.

Вихревые расходомеры универсально подходят для измерения жидкостей, газов и пара, при этом они практически не зависят от изменений давления, температуры и вязкости. Без движущихся частей, вихревые расходомеры просты в установке и не требуют значительного обслуживания.Сигнал измерения не подвержен дрейфу. Следовательно, вихревые расходомеры могут работать без повторной калибровки в течение всего срока службы. Из-за природы минимально необходимой скорости для каждого тела обтекания вихревые расходомеры будут требовать более высоких скоростей и могут иметь некоторые трудности при считывании низких скоростей потока.

Выбор расходомера

Основа правильного выбора расходомера - четкое понимание требований конкретного приложения. Следовательно, следует потратить время на полную оценку характера технологической жидкости и всей установки.

  1. Какую жидкость измеряют расходомеры (воздух, вода и т. Д.…)?
  2. Требуется ли вам измерение расхода и / или суммирование от расходомера?
  3. Если жидкость не вода, какой вязкости у жидкости?
  4. Жидкость чистая?
  5. Вам нужен локальный дисплей на расходомере или вам нужен электронный сигнальный выход?
  6. Каков минимальный и максимальный расход для расходомера?
  7. Какое минимальное и максимальное рабочее давление?
  8. Какова минимальная и максимальная температура процесса?
  9. Является ли жидкость химически совместимой со смачиваемыми частями расходомера?
  10. Если это приложение процесса, каков размер трубы?

Если у вас есть вопросы или вам нужна помощь в выборе расходомера, свяжитесь с нами по адресу sales @ instrumart.com или 1-800-884-4967, чтобы поговорить с инженером по приложениям.

Vortex Flow - обзор

1 ВВЕДЕНИЕ

Вихревые потоки, создаваемые аэродинамическими поверхностями вблизи земли, представляют как фундаментальные, так и практические инженерные интересы. Их можно использовать как средство управления потоком или как тестовые примеры для методов прогнозирования (Комптон и Джонсон [1992], Катлер и Брэдшоу [1993]). В граунд-эффекте существуют различные типы вихрей .Особый интерес для настоящего исследования представляют вихри, связанные с обрывистым телом в граунд-эффекте. Часто простая конфигурация может приводить к сложному поведению сил и появлению вихревого / турбулентного следового поля. Тщательно спланированное исследование может быть использовано в качестве обоснования для модели турбулентности, такой как LES (моделирование больших вихрей). В инженерных приложениях обрывистое тело, работающее в непосредственной близости от земли, находит применение в автомобильной промышленности (Bearman [1980]).

В данном исследовании мы сфокусируемся на обрывистом теле, оборудованном наклонной кверху кормовой секцией.Когда используется эффект грунта, эффективная секция расширения / диффузора образуется между поверхностью, направленной вверх, и землей. Эта конфигурация используется в основном на высокопроизводительных гоночных автомобилях или спортивных автомобилях для увеличения прижимной силы или отрицательной подъемной силы. Давление в основании тела обтекания остается относительно постоянным при изменении высоты модели. По мере уменьшения высоты модели давление на входе должно быть «понижено» (Sovran [1994]), тем самым увеличивая прижимную силу. Прижимная сила работает вместе с механическим сцеплением, чтобы улучшить ходовые качества автомобиля.Однако важным фактором является не только общий уровень прижимной силы. Поднятая поверхность меняет высоту от земли из-за движений подвески автомобиля. Это сильно влияет на уровень прижимной силы, следовательно, сцепление с дорогой сзади и баланс сил автомобиля. Существует также элемент безопасности, так как след, создаваемый обрывом тела, будет влиять на аэродинамические характеристики (а значит, управляемость) ведомого транспортного средства.

Был проведен ряд соответствующих исследований (Джордж [1981], Джордж и Донис [1983], Купер и др.[1998, 2000]), рассматривая силы, давления и поверхностный поток, создаваемый обрывистым телом / диффузорами в условиях граунд-эффекта. Однако ряд вопросов остается нерешенным. К ним относятся механика уменьшения силы, роль вихрей и влияние земли. Кажется, что правильно смоделировать грунт жизненно важно. Использование с фиксированным грунтом не даст правильной физики и даст результаты не лучше, чем тесты с произвольным потоком. Также важно проводить исследования вне поверхности, а не полагаться только на визуализацию потока на поверхности и измерения давления.Без правильно проведенных испытаний и измерений за пределами поверхности, включая данные о турбулентности, усилия по численному моделированию на этом этапе были бы пустой тратой времени.

В недавнем исследовании (Senior and Zhang [2001]) общая сила и характеристики поверхности обрывистого тела, оборудованного задней частью, направленной вверх, были исследованы с помощью эффекта земли, с использованием тестов в аэродинамической трубе и движущегося грунта. По мере того, как обрывистый корпус перемещается к земле с высоты в набегающем потоке, общая прижимная сила на корпусе увеличивается, явление увеличения силы .Процесс можно разделить на две стадии: стадия быстрого подъема a и стадия медленного изменения b перед явлением уменьшения силы . Это наблюдение важно для инженерных приложений, таких как гоночный автомобиль. Чтобы поддерживать баланс автомобиля, следует избегать резких изменений прижимной силы. Следовательно, медленное изменение кривой прижимной силы в диапазоне высот должно быть преимуществом. Было высказано предположение, что изменение кривой прижимной силы было связано с изменением характеристик вихря.Это исследование направлено на изучение возможности с помощью исследования потоков вне поверхности.

Что такое вихревой расходомер и как он работает? - Омега Инжиниринг

Вихревой расходомер - это устройство для измерения расхода, которое лучше всего подходит для измерения расхода, когда введение движущихся частей создает проблемы. Они доступны в промышленном исполнении, изготовлены из латуни или полностью из пластика. Чувствительность к изменениям в условиях процесса низкая и без движущихся частей имеют относительно низкий износ по сравнению с другими типами расходомеров.

Вихревые расходомеры работают по принципу образования вихрей, когда колеблющиеся вихри возникают, когда жидкость, такая как вода, проходит мимо обрывистого (в отличие от обтекаемого) тела.

Частота появления вихрей зависит от размера и формы тела. Он идеально подходит для приложений, где важны низкие затраты на обслуживание. Вихревые расходомеры промышленного размера изготавливаются по индивидуальному заказу и требуют соответствующих размеров для конкретных применений.

История появления вихрей


Теодор фон Карман, венгерско-американский физик, был первым, кто описал эффект, при котором необтекаемый объект (также называемый обрывистым телом), помещенный на пути быстро текущего потока, заставляет жидкость попеременно отделяться от объект на своих двух сторонах вниз по потоку, и, когда пограничный слой отслаивается и скручивается обратно на себя, образуя вихри (также называемые водоворотами или водоворотами). Он также отметил, что расстояние между вихрями было постоянным и зависело исключительно от размера породы, которая их сформировала.

На той стороне тела обтекания, где образуется вихрь, скорость жидкости выше, а давление ниже. По мере того, как вихрь движется вниз по потоку, он увеличивается в силе и размерах и в конечном итоге отделяется или выпадает. За этим следует образование вихря на другой стороне тела обрыва. Чередующиеся вихри расположены на равных расстояниях.

Конструкция вихревого расходомера

РАСПРОСТРАНЕННОЕ ЯВЛЕНИЕ ВИХРЕВОГО ВЫДЕЛЕНИЯ Явление вихря можно наблюдать, когда ветер падает с флагштока: это то, что вызывает регулярную рябь на флаге.Вихри также исходят от опор мостов, свай, опор морских буровых платформ и высоких зданий. При проектировании этих конструкций необходимо учитывать силы, вызванные явлением образования вихрей. Вихревой расходомер обычно изготавливается из нержавеющей стали 316 или Hastelloy® и включает в себя обтекаемый корпус, узел датчика вихря и электронику преобразователя, хотя последний также может быть установлен удаленно. Обычно они доступны с размерами фланца от 1/2 до 12 дюймов. Установленная стоимость вихревых расходомеров конкурентоспособна по сравнению с расходомерами с отверстиями размером менее шести дюймов.Измерители с бесфланцевым корпусом (безфланцевые) имеют самую низкую стоимость, в то время как фланцевые расходомеры предпочтительнее, если технологическая жидкость опасна или имеет высокую температуру.

Форма корпуса Bluff (квадратная, прямоугольная, Т-образная, трапециевидная) и размеры были экспериментированы для достижения желаемых характеристик. Тестирование показало, что линейность, низкое ограничение числа Рейнольдса и чувствительность к искажению профиля скорости лишь незначительно меняются в зависимости от формы тела обтекания. По размеру тело обтекания должно иметь ширину, которая составляет достаточно большую часть диаметра трубы, чтобы весь поток участвовал в оттоке.Во-вторых, тело обтекания должно иметь выступающие кромки на передней поверхности для фиксации линий отрыва потока, независимо от скорости потока. В-третьих, длина тела обтекания в направлении потока должна быть в несколько раз больше ширины тела обтекания.

В большинстве вихревых расходомеров используются пьезоэлектрические или емкостные датчики для обнаружения колебаний давления вокруг тела обтекания. Эти детекторы реагируют на колебания давления с помощью выходного сигнала низкого напряжения, имеющего ту же частоту, что и колебания.Такие датчики являются модульными, недорогими, легко заменяются и могут работать в широком диапазоне температур - от криогенных жидкостей до перегретого пара. Датчики могут быть расположены внутри корпуса счетчика или снаружи. Смачиваемые датчики подвергаются прямому воздействию колебаний вихревого давления и заключены в закаленные корпуса, чтобы выдерживать воздействие коррозии и эрозии.

Внешние датчики, обычно пьезоэлектрические тензодатчики, определяют выход вихрей косвенно через силу, действующую на отводную планку.Внешние датчики предпочтительнее для высокоэрозионных / коррозионных применений для снижения затрат на техническое обслуживание, в то время как внутренние датчики обеспечивают лучший диапазон измерений (лучшую чувствительность к низкому потоку). Они также менее чувствительны к вибрации труб. Корпус электроники обычно является взрывобезопасным и защищенным от атмосферных воздействий и содержит модуль электронного преобразователя, клеммные соединения и, при необходимости, индикатор расхода и / или сумматор.

КЛЮЧЕВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ РАССМОТРЕТЬ ПЕРЕД ВЫБОРОМ ВИХРЕВОГО РАСХОДОМЕРА
  1. Какая жидкость измеряется?
  2. Максимальное и минимальное давление
  3. Диапазоны расхода
  4. Температура жидкости
  5. Диапазон плотности жидкости
  6. Диапазон вязкости
  7. Размер трубы
  8. Максимально допустимое падение давления
  9. График трубы или толщина стенки
  10. Материал трубы
  11. Ближайшее препятствие вверх по течению

Стили вихревых расходомеров


Интеллектуальные вихревые расходомеры выдают цифровой выходной сигнал, содержащий больше информации, чем просто расход.Микропроцессор в расходомере может автоматически корректировать условия недостаточной прямой трубы, разницу между диаметром отверстия и диаметром сопрягаемой трубы, тепловое расширение тела обтекания и изменения К-фактора, когда число Рейнольдса падает ниже 10 000. Интеллектуальные преобразователи

также снабжены диагностическими подпрограммами для сигнализации компонентов или других неисправностей. Интеллектуальные преобразователи могут инициировать процедуры тестирования для выявления проблем как с измерителем, так и с приложением.Эти тесты по запросу также могут помочь в проверке ISO 9000.

Некоторые вихревые расходомеры могут определять массовый расход. Одна такая конструкция измеряет как частоту вихрей, так и силу вихревого импульса одновременно. По этим показаниям можно определить плотность технологической жидкости и рассчитать массовый расход с точностью до 2% от диапазона.

Другая конструкция включает несколько датчиков для определения не только частоты завихрений, но также температуры и давления технологической жидкости.На основе этих данных он определяет как плотность, так и массовый расход. Этот расходомер обеспечивает точность расхода 1,25% при измерении массового расхода жидкостей и точность расхода 2% для газов и пара. Если знание давления и температуры процесса имеет значение по другим причинам, этот измеритель представляет собой удобную и менее дорогостоящую альтернативу установке отдельных датчиков.

Точность и диапазон

Поскольку число Рейнольдса падает с ростом вязкости, при увеличении вязкости страдает диапазон изменения диапазона вихревого расходомера.Максимальный предел вязкости в зависимости от допустимой точности и диапазона составляет от 8 до 30 сантипуаз. Можно ожидать диапазона более 20: 1 для работы с газом и паром и более 10: 1 для жидкостей с низкой вязкостью, если вихревой расходомер правильно рассчитан для применения.

Погрешность большинства вихревых расходомеров составляет 0,5–1% от нормы для чисел Рейнольдса более 30 000. По мере уменьшения числа Рейнольдса погрешность измерения увеличивается. При числах Рейнольдса менее 10 000 погрешность может достигать 10% от фактического расхода.

В то время как большинство расходомеров продолжают давать некоторые показания при почти нулевом расходе, вихревой расходомер снабжен точкой отсечки. Ниже этого уровня выход измерителя автоматически фиксируется на нуле (4 мА для аналоговых передатчиков). Эта пороговая точка соответствует числу Рейнольдса 10 000 или ниже. Если минимальный расход, который необходимо измерить, как минимум в два раза превышает поток через отсечку, это не представляет проблемы. С другой стороны, это все еще может быть недостатком, если требуется информация о низком расходе во время пуска, останова или других неблагоприятных условий.


Вихревой расходомер для агрессивных жидкостей
Вся электроника без движущихся частей размещена в коррозионно-стойком корпусе. В отличие от счетчиков, содержащих металлические или движущиеся части, пластиковые вихревые расходомеры идеально подходят для агрессивных или легко загрязненных жидкостей. Области применения варьируются от сверхчистой воды до высококоррозионных химикатов и суспензий.

Учить больше

Промышленные вихревые расходомеры
Измеряет пар, газ и жидкости с низкой вязкостью.Вихри, создаваемые текущей текучей средой, создают импульсную нагрузку на отводную планку, и отводящая балка передает импульсы напряжения на герметизированный пьезоэлектрический датчик.

Учить больше

Клиновые расходомеры
Обеспечивает простое и надежное ограничение для измерения расхода в зависимости от перепада давления.Это позволяет пользователям устанавливать расходомер в любой ориентации трубы (горизонтальной, вертикальной или перевернутой). Обычно он компактен и прочен, предлагает несколько диапазонов калибровки для удовлетворения требований, типичных для приложений с технологической водой.

Учить больше

Вихревой расходомер
Работая по тому же принципу, что и вихревой расходомер, этот тип вихревого расходомера подходит для вязких, чистых или грязных водоподобных жидкостей, совместимых с латунью, PVDF и FKM.Эти применения используются в большинстве обрабатывающих производств, включая производство резины, стали, производство, переработку, бумагу, химическую, пищевую, нефтехимическую и энергетическую. Не подходят для легковоспламеняющихся жидкостей или газов, таких как воздух.

Учить больше

Приложения и ограничения


Вихревые расходомеры обычно не рекомендуются для дозирования или других приложений с прерывистым потоком. Это связано с тем, что настройка расхода капельного потока на дозирующей станции может упасть ниже минимального предела числа Рейнольдса измерителя. Чем меньше общая партия, тем более существенной может быть результирующая ошибка.

Газы низкого давления (низкой плотности) не создают достаточно сильного импульса давления, особенно если скорость жидкости низкая. Следовательно, вполне вероятно, что в таких услугах диапазон измерения счетчика будет плохим, и низкие потоки не будут измеряться. С другой стороны, если допустимо уменьшение диапазона измерений и расходомер правильно рассчитан для нормального расхода, вихревой расходомер все же может быть рассмотрен.

Если технологическая жидкость имеет тенденцию покрывать или накапливаться на теле обтекания, как в шламе и суспензии, это в конечном итоге приведет к изменению K-фактора измерителя.Вихревые расходомеры не рекомендуются для таких применений. Однако, если грязная жидкость содержит только умеренное количество твердых частиц, не покрывающих покрытие, применение, вероятно, будет приемлемым. Это было продемонстрировано двухлетним испытанием известняковой суспензии. В конце испытания было обнаружено, что коэффициент К изменился только на 0,3% от исходной заводской калибровки, хотя на обтекаемом корпусе и расходомерной трубке были сильные царапины и ямки.

При измерении многофазного потока (твердые частицы в газе или жидкости; пузырьки газа в жидкости; капли жидкости в газе) точность вихревого измерителя будет падать из-за неспособности измерителя различать фазы.Одним из таких применений является влажный пар низкого качества: жидкая фаза должна быть однородно распределена в паре, и следует избегать вертикальных линий потока, чтобы предотвратить закупоривание. Когда труба находится в горизонтальном положении, жидкая фаза может перемещаться по дну трубы, и поэтому внутренняя часть трубы должна оставаться открытой внизу. Этого можно добиться, установив корпус обтекания горизонтально. Погрешность измерения в таких приложениях составляет около 5% от фактического расхода, но с хорошей воспроизводимостью.

Постоянная потеря давления через вихревой измеритель примерно вдвое меньше, чем у диафрагмы, примерно два скоростных напора. (Скоростной напор определяется как V2 / g, где V - скорость потока, а g - гравитационная постоянная в согласованных единицах. ) Если труба и расходомер имеют правильный размер и одинаковый размер, перепад давления, вероятно, будет только несколько фунтов на квадратный дюйм. Однако уменьшение размеров (установка измерителя размером меньше линии) с целью увеличения Рейнольдса может увеличить потерю напора до более чем 10 фунтов на квадратный дюйм.Также следует убедиться, что давление контракта вены не падает ниже давления паров технологической жидкости, поскольку это может вызвать кавитацию. Естественно, если противодавление на измерителе ниже давления пара, технологическая жидкость будет мигать, и показания измерителя не будут иметь смысла.

Основными преимуществами вихревых расходомеров являются их низкая чувствительность к изменениям условий процесса и низкий износ по сравнению с отверстиями или турбинными расходомерами. Кроме того, невысоки начальные затраты и затраты на техническое обслуживание.По этим причинам они получили более широкое признание среди пользователей.

Рекомендации по установке


При установке вихревого расходомера в существующий технологический процесс, где диапазон расхода неизвестен, рекомендуется сначала выполнить некоторые приблизительные измерения (с помощью портативных ультразвуковых устройств Пито или накладных ультразвуковых устройств). В противном случае нет никакой гарантии, что вихревой измеритель линейного размера вообще будет работать.

Вихревой расходомер требует хорошо развитого и симметричного профиля скорости потока, без каких-либо искажений или завихрений.Это требует использования прямых трубопроводов на входе и выходе для регулирования потока. Прямая длина трубы должна быть того же размера, что и метр, а ее длина должна быть примерно такой же, как требуется для установки с отверстием с коэффициентом бета 0,7. Большинство производителей вихревых расходомеров рекомендуют минимум 30 диаметров трубы после регулирующих клапанов и от 3 до 4 диаметров трубы между измерителем и отводами давления на выходе. Температурные элементы должны быть небольшими и располагаться на 5–6 диаметрах ниже по потоку.

Около половины всех установок вихревых расходомеров требует «сужения» технологических трубопроводов большого размера с помощью концентрических переходников и расширителей. Даже если будут установлены выпрямители потока, все равно потребуются прямые (релаксационные) трубопроводы.

Вихревые расходомеры можно устанавливать вертикально, горизонтально или под любым углом, если они находятся в затопленном состоянии. Счетчик можно поддерживать в затопленном состоянии, установив его на вертикальном восходящем трубопроводе. При установке расходомера в нисходящем или горизонтальном потоке нижний трубопровод должен оставаться на высоте.Обратные клапаны можно использовать для поддержания заполнения трубопровода жидкостью при отсутствии потока. Запорный и байпасный клапаны требуются, если замена датчика в конкретной конструкции требует остановки потока и открытия процесса.

Ответные фланцы (на стыковочных трубопроводах сортамента 40 или сорта 80) должны иметь такой же диаметр и гладкое отверстие, что и расходомер. Предпочтительны фланцы с приварной шейкой, переходные фланцы использовать не следует. На внутренней поверхности сопрягаемой трубы не должно быть прокатной окалины, ямок, отверстий, зазубрин и неровностей на расстоянии 4 диаметра перед расходомером и 2 диаметра за расходомером. Отверстия измерителя, прокладки и прилегающие трубопроводы должны быть тщательно выровнены, чтобы исключить любые препятствия или ступеньки.

Чрезмерную вибрацию трубы можно устранить, поддерживая трубы с обеих сторон измерителя или повернув измеритель так, чтобы датчик переместился из плоскости вибрации. Шум процесса из-за вибрации клапана, конденсатоотводчиков или насосов может привести к завышенным показаниям или ненулевым показаниям в условиях нулевого расхода. Большая часть электроники расходомера позволяет увеличить настройки шумового фильтра, но повышенное шумоподавление обычно также снижает чувствительность расходомера при низком расходе.Один из вариантов - переместить счетчик в менее шумную часть процесса.

Размеры и диапазон

Частота образования вихрей прямо пропорциональна скорости жидкости в трубе и, следовательно, объемному расходу. Частота образования вихрей не зависит от свойств жидкости, таких как плотность, вязкость, проводимость и т. Д., За исключением того, что для возникновения вихрей поток должен быть турбулентным. Связь между частотой вихрей и скоростью жидкости следующая:
Ст = ф (д / В)

Где St - число Струхаля, f - частота образования вихрей, d - ширина тела обтекания, а V - средняя скорость жидкости.Значение числа Струхаля определяется экспериментально и обычно оказывается постоянным в широком диапазоне чисел Рейнольдса. Число Струхаля представляет собой отношение интервала между выделением вихрей (l) и шириной тела обтекания (d), которое составляет около шести (рис. 4-4). Число Струхаля - это безразмерный калибровочный коэффициент, используемый для характеристики различных тел обтекания. Если их число Струхаля одинаково, то два разных тела блефа будут работать и вести себя одинаково.

Поскольку объемный расход Q является произведением средней скорости жидкости и площади поперечного сечения, доступной для потока (A):

Q = AV = (A f d B) / St

, где B - коэффициент блокировки, определяемый как открытое пространство, оставленное телом обтекания, деленное на площадь полного прохода трубы. Это уравнение, в свою очередь, можно переписать как:

Q = fK

где K - коэффициент счетчика, равный произведению (A f d B). Как и в случае турбинных и других частотных расходомеров, коэффициент К можно определить как количество импульсов на единицу объема (импульсов на галлон, импульсов на кубический фут и т. Д.). Следовательно, можно определить расход, посчитав количество импульсов в единицу времени. Частота вихря составляет от одного до тысяч импульсов в секунду, в зависимости от скорости потока, характера технологической жидкости и размера измерителя.В газовой среде частота примерно в 10 раз выше, чем в жидкой.

Коэффициент К определяется производителем, обычно путем калибровки воды в проточной лаборатории. Поскольку коэффициент K одинаков для жидкостей, газов и паров, значение, определенное при калибровке по воде, является действительным.

для любой другой жидкости. Коэффициент калибровки (K) при умеренных числах Рейнольдса не чувствителен к резкости кромок или другим изменениям размеров, которые влияют на диафрагмы с прямоугольными кромками.

Хотя уравнения вихревого измерителя относительно просты по сравнению с уравнениями для диафрагм, следует помнить о многих правилах и соображениях. Производители предлагают бесплатное компьютерное программное обеспечение для определения размеров, при котором пользователь вводит свойства жидкости (плотность, вязкость и желаемый диапазон расхода), а программа автоматически определяет размер измерителя.

Сила, создаваемая импульсом вихревого давления, является функцией плотности жидкости, умноженной на квадрат скорости жидкости. Требование наличия турбулентного потока и силы, достаточной для срабатывания датчика, определяет диапазон измерения измерителя.Эта сила должна быть достаточно высокой, чтобы ее можно было отличить от шума. Например, типичный 2-дюйм. Вихревой расходомер имеет диапазон расхода воды от 12 до 230 галлонов в минуту. Если плотность или вязкость жидкости отличается от воды, диапазон измерителя изменится.

Чтобы свести к минимуму шум измерения, важно выбрать расходомер, который будет адекватно обрабатывать как минимальные, так и максимальные потоки процесса, которые будут измеряться. Рекомендуется, чтобы минимальный измеряемый расход был как минимум в два раза больше минимального расхода, определяемого измерителем.Максимальная производительность счетчика должна как минимум в пять раз превышать ожидаемый максимальный расход.

Последние изменения

Интеллектуальные вихревые расходомеры выдают цифровой выходной сигнал, содержащий больше информации, чем просто расход. Микропроцессор в расходомере может автоматически корректировать условия недостаточной прямой трубы, разницу между диаметром отверстия и диаметром сопрягаемой трубы, тепловое расширение тела обтекания и изменения К-фактора, когда число Рейнольдса падает ниже 10 000.

Интеллектуальные преобразователи также снабжены диагностическими подпрограммами для сигнализации компонентов или других отказов. Интеллектуальные преобразователи могут инициировать процедуры тестирования для выявления проблем как с измерителем, так и с приложением. Эти тесты по запросу также могут помочь в проверке ISO 9000.

Некоторые недавно представленные вихревые расходомеры могут определять массовый расход. Одна такая конструкция измеряет как частоту вихрей, так и силу вихревого импульса одновременно. По этим показаниям можно определить плотность технологической жидкости и рассчитать массовый расход с точностью до 2% от диапазона.

Еще одна новая конструкция включает несколько датчиков для определения не только частоты завихрения, но также температуры и давления технологической жидкости. На основе этих данных он определяет как плотность, так и массовый расход. Этот расходомер обеспечивает точность расхода 1,25% при измерении массового расхода жидкостей и точность расхода 2% для газов и пара. Если знание давления и температуры процесса имеет значение по другим причинам, этот измеритель представляет собой удобную и менее дорогостоящую альтернативу установке отдельных датчиков.

Техническое обучение Техническое обучение

Вихревой датчик расхода воздуха Karman VS Датчик массового расхода воздуха

Вихревой датчик расхода воздуха Karman - широко используемый расходомер для измерения воздуха. Вихревой датчик расхода воздуха Karman также называется расходомером с отводом вихрей.

Есть много типов инструментов, которые можно использовать для измерения воздуха, но фактическая скорость воздушного потока, используемого в полевых условиях, делится в соответствии с его принципами, и типов не так много. Обычно используются вихревой датчик расхода воздуха Кармана и датчик массового расхода воздуха.
Хорошо.

Какой выбрать?

Что такое вихревой датчик расхода воздуха Karman?

Вихревой датчик расхода воздуха Karman - это объемный расходомер.

Вихревой датчик расхода воздуха Karman использует воздушный поток для обхода конуса и создания двух рядов вихрей ниже по потоку. Частота вихрей имеет функциональную связь с потоком всасываемого воздуха. Инструмент, который определяет воздушный поток, определяя частоту вихря оптическими или ультразвуковыми методами.

Что такое датчик массового расхода воздуха?

Датчик массового расхода воздуха представляет собой массовый расходомер. Также называется массовым расходомером теплового газа.

Тепловые массовые расходомеры газа - это приборы, в которых для измерения расхода газа используется принцип термодиффузии.Датчик состоит из двух эталонных тепловых сопротивлений (RTD).

Массовый расходомер теплового газа может измерять воздух, азот, диоксид углерода, метан и т. Д.
Отдельный компонент или смесь определенных компонентов. При отправке с завода расходомер обычно проверяется с использованием аммиака или воздуха в качестве среды.

Угадайте, что вам нравится: Расходомер газа

Вихревой датчик расхода воздуха Karman VS Датчик массового расхода воздуха

Название Karman vortex Масса
Внешний вид
Установка Фланец / вставка Частота фланца / вставки
Измерение частоты за препятствием к
отражает скорость газа, поэтому
измеряет фактический объемный расход
газа.
Измеряет массовый расход газа
путем измерения энергии
, необходимой для поддержания постоянной температуры нагретого резистора
.
Компенсация температуры и давления Для расчета стандартного объемного расхода необходима компенсация температуры и давления. (Дополнительно требуется измерение температуры и давления) Существует фиксированная зависимость
между стандартным расходом и массовым расходом (определяется плотностью газа при стандартных условиях), компенсация температуры и давления не требуется.
Чувствительность Нет реакции на расход менее 4 м / с. Может измерять расход до 0 м / с.
Диапазоны измерения 4-75 м / с 0-224 м / с
Точность ± 1,5%
± 1 ~ 2,5%
Основные факторы, влияющие на точность измерения вибрирует (легкое встряхивание может сильно повлиять на точность измерения)
Чистота измеряемого газа (без длительного измерения за воздушным компрессором)
Ремонт и калибровка

Невозможно установить или удалить под давлением, дороговизна ремонта или калибровки. Возможна установка или снятие под давлением, низкая стоимость ремонта или калибровки.

Приложения :

Вихревой датчик расхода воздуха Кармана широко используется, он позволяет измерять газ, жидкость и пар.

Датчик массового расхода воздуха может измерять только газ;

Цена:

Вихревой датчик расхода воздуха Karman значительно дешевле;

Условия установки:

Вихревой расходомер предъявляет требования к установке прямого участка измерительного трубопровода, как правило, первого 10 и заднего 5.

Тепловой массовый расходомер не имеет ограничений.

Характеристики:

  1. Тепловые массовые расходомеры газа обладают следующими техническими преимуществами:

Истинный массовый расходомер не требует компенсации температуры и давления для измерения расхода газа. Измерение удобно и точно. Можно получить массовый расход газа или стандартный объемный расход.

Широкий диапазон передаточных чисел, позволяет измерять газ с расходом от 120 Нм / с до 0.1 Нм / с. Может использоваться для обнаружения утечки газа.

Хорошие сейсмические характеристики и длительный срок службы. Датчик не имеет движущихся частей и частей, чувствительных к давлению, и на точность измерения не влияет вибрация.

Простота установки и обслуживания. Если позволяют условия на площадке, установка и обслуживание могут быть выполнены без остановки производства. (Требуется специальная настройка)

Цифровой дизайн. Встроенное измерение цифровых схем, точное измерение и удобное обслуживание.

Использование связи RS-485 позволяет реализовать автоматизацию и интеграцию предприятия.

Измерение кислорода, азота, водорода, дорожного газа и многокомпонентных газов.

Измерение доменного и коксового газов.

Измерение расхода природного газа, сжиженного газа, факельного газа и т. Д.

Измерение расхода первичного и вторичного воздуха доменной печи электростанции.

Измерение расхода подземной вентиляции или вытяжной системы в шахтах.

Измерение дымовых газов.

Измерение сжатого воздуха.

  1. Вихревой расходомер имеет следующие преимущества:

На выходной сигнал не влияют компоненты температуры, давления и плотности жидкости, и он прямо пропорционален расходу жидкости.

Чувствительный элемент не контактирует со средой и имеет высокую надежность.

Отсутствие движущихся частей, простая и прочная конструкция.

Широкий диапазон измерения и высокая точность.

Потеря давления мала, а экономия энергии значительна.

Другие популярные датчики расхода воздуха

Датчик расхода воздуха

Sino-Inst обеспечивает надежное и точное измерение объемного расхода в широком диапазоне размеров и номинального давления, при этом полностью соответствует международным стандартам.

Sino-Inst - это безопасный выбор для ваших приложений измерения расхода газа.

Sino-Inst поставляет датчики расхода воздуха, например: расходомер газовой турбины.вихревой расходомер, тепловой массовый расходомер и др.

Датчики потока воздуха

Sino-Inst, сделанные в Китае, хорошего качества по лучшей цене. Наши приборы для измерения расхода широко используются в Китае, Индии, Пакистане, США и других странах.

Запросить ценовое предложение

Вихревые расходомеры, встроенные и вставные, Калифорния и Невада


VortexMaster FSV430

VortexMaster FSV430 - это базовый расходомер для измерения объемного расхода.Он использует двухпроводной передатчик с передовой технологией DSP с отличной компенсацией вибрации и обеспечивает удобное интуитивное управление прямо через стекло. Доступен во фланцевом и вафельном исполнении.

Расходомеры

VortexMaster могут использоваться для точного измерения расхода газов, жидкостей и пара в широком диапазоне температур. Вихревые расходомеры идеально подходят для использования с нефтехимическим сырьем, деминерализованной водой и для прямого и экономичного массового расхода пара за счет использования встроенного измерения температуры.

VortexMaster FSV430 - это стандартная конструкция с дополнительными цифровыми выходами, графическим дисплеем и отличной виброустойчивостью для широкого спектра применений. Доступен со встроенным или выносным преобразователем с сигнальным кабелем длиной до 30 м (98 футов).


VortexMaster FSV450

VortexMaster FSV450 - универсальный вихревой расходомер для высокопроизводительных расходомеров.В нем используется двухпроводный датчик с передовой технологией DSP с расширенными функциями вычислителя расхода. Сигналы от удаленных датчиков, такие как давление, температура, плотность или содержание газа, могут быть вычислены непосредственно с сигналами внутреннего расхода и температуры. Идеально подходит для прямого массового расхода или стандартного расхода газов и жидкостей или прямого массового и энергетического расхода насыщенного и перегретого пара.

Расходомеры

VortexMaster используются для точного измерения расхода газа, жидкости и пара в широком диапазоне температур.Вихревые расходомеры идеально подходят для экономичного измерения нефтехимического сырья, деминерализованной воды и прямого массового расхода пара за счет использования встроенного измерения температуры.

VortexMaster FSV450 - это усовершенствованная версия с дополнительным аналоговым входом для измерения массового расхода или расхода энергии. Доступен со встроенным или выносным преобразователем с длиной кабеля до 30 м (98 футов). Использование дополнительных входов дискретных вычислителей расхода больше не требуется во многих приложениях.


Вихревые расходомеры серии F-2600 Вихревые расходомеры серии

F-2600 предназначены для точного и экономичного измерения массового расхода насыщенного пара.Версия вихревого расходомера со стандартным питанием от контура оснащена внутренней температурной компенсацией, необходимой для прямого измерения массового расхода. Каждый вихревой расходомер F-2600 снабжен аналоговым выходом 4-20 мА для расхода, импульсным выходом для суммирования, а также встроенным пользовательским интерфейсом и дисплеем. Стандартный измеритель с питанием от контура также включает HART. Доступны дополнительные версии с внутренней компенсацией давления, несколькими аналоговыми выходами и последовательной связью BACnet или MODBUS.


Вставные вихревые расходомеры серии F-2700 Вставные вихревые расходомеры серии

F-2700 обеспечивают точное измерение массового расхода без необходимости использования внешнего вычислителя расхода. Они могут быть отличным выбором для подачи пара и горячей воды средней или высокой температуры.

В правильных применениях вихревые расходомеры вставного типа представляют собой очень надежное и экономичное решение для измерения массового расхода.Они часто являются лучшим выбором для измерения расхода в трубах большего диаметра, где ожидаемые значения расхода технологического процесса находятся в пределах рабочего диапазона расходомера.

Версия вихревого расходомера со стандартным питанием от контура снабжена внутренней температурной компенсацией, необходимой для прямого измерения массового расхода насыщенного пара. Каждый вихревой расходомер F-2700 снабжен аналоговым выходом 4-20 мА для расхода, импульсным выходом для суммирования, а также встроенным пользовательским интерфейсом и дисплеем.Стандартный измеритель с питанием от контура также включает HART. Доступны дополнительные версии с внутренней компенсацией давления, несколькими аналоговыми выходами и последовательной связью BACnet или MODBUS.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *