Come funziona un misuratore di portata Vortex?

Come funziona un misuratore di portata a vortice?

In qualità di fornitore di misuratori di portata Vortex, mi viene spesso chiesto come funzionano questi dispositivi. I misuratori di portata a vortice sono una scelta popolare in molti settori per misurare la portata di liquidi, gas e vapore. In questo post del blog spiegherò il principio di funzionamento dei misuratori di portata a vortice, i loro vantaggi e alcune considerazioni chiave.

Principio di funzionamento dei misuratori di portata a vortice

Il funzionamento di un misuratore di portata a vortice si basa sul principio della via dei vortici di von Kármán. Quando un fluido (liquido, gas o vapore) scorre oltre un corpo tozzo (noto anche come shedder bar) posizionato nel percorso del flusso, crea vortici alternati su entrambi i lati del corpo tozzo. Questi vortici si propagano ad una frequenza direttamente proporzionale alla velocità del flusso del fluido.

Analizziamo il processo passo dopo passo:

1. Flusso dei fluidi e interazione del corpo bluff: Quando il fluido si avvicina al corpo tozzo, è costretto a dividersi e a fluire attorno ad esso. Quando il fluido supera il corpo tozzo, il flusso si separa dalla superficie del corpo tozzo, creando aree di bassa pressione su entrambi i lati.
2. Formazione di vortici: A causa delle differenze di pressione e dell'instabilità del flusso, sul lato a valle del corpo tozzo si formano alternativamente dei vortici. Questi vortici si disperdono secondo uno schema regolare, creando una strada vorticosa di von Kármán.
3. Rilevamento della frequenza dei vortici: La frequenza con cui si liberano i vortici viene rilevata da un sensore situato a valle del corpo tozzo. Questo sensore può essere un cristallo piezoelettrico, un estensimetro o un sensore capacitivo. Il sensore converte le vibrazioni meccaniche causate dai vortici in un segnale elettrico.
4. Calcolo della portata: La frequenza del segnale elettrico viene poi elaborata dall'elettronica del misuratore di portata. Utilizzando la relazione nota tra la frequenza di distacco dei vortici e la velocità del flusso, il misuratore di portata calcola la portata del fluido. La relazione tra la frequenza di distacco del vortice (f), la velocità del flusso (v) e la larghezza del corpo tozzo (d) è data dall'equazione di Strouhal:

[f = St \times \frac{v}{d}]

dove St è il numero di Strouhal, che è una costante adimensionale che dipende dalla forma del corpo tozzo e dal numero di Reynolds del flusso.

Vantaggi dei misuratori di portata a vortice

I misuratori di portata Vortex offrono numerosi vantaggi rispetto ad altri tipi di misuratori di portata, che li rendono una scelta popolare in molte applicazioni:

1. Ampia gamma di applicazioni: I misuratori di portata a vortice possono essere utilizzati per misurare la portata di liquidi, gas e vapore. Sono adatti per una varietà di settori, tra cui quello chimico, petrolchimico, della produzione di energia e alimentare e delle bevande.
2. Alta precisione: I misuratori di portata Vortex possono fornire misurazioni di flusso accurate su un'ampia gamma di portate. Solitamente hanno una precisione compresa tra ±1% e ±2% del valore misurato.
3. Bassa caduta di pressione: Rispetto ad altri tipi di misuratori di portata, come piastre con orifizio e venturimetri, i misuratori di portata a vortice hanno una caduta di pressione relativamente bassa. Ciò significa che richiedono meno energia per funzionare, con conseguente risparmio sui costi.
4. Nessuna parte in movimento: I misuratori di portata Vortex non hanno parti mobili, il che riduce il rischio di guasti meccanici e necessità di manutenzione. Sono anche meno suscettibili all'usura, il che li rende una scelta affidabile per un uso a lungo termine.
5. Uscita digitale: La maggior parte dei moderni misuratori di portata a vortice sono dotati di interfacce di uscita digitali, come 4-20 mA, Modbus o HART. Ciò consente una facile integrazione con altri sistemi di controllo e dispositivi di acquisizione dati.

Considerazioni chiave sull'utilizzo dei misuratori di portata Vortex

Sebbene i misuratori di portata a vortice offrano molti vantaggi, ci sono alcune considerazioni chiave che devono essere prese in considerazione quando li si utilizza:

1. Proprietà dei fluidi: Le prestazioni di un misuratore di portata a vortice possono essere influenzate dalle proprietà del fluido da misurare, come viscosità, densità e temperatura. È importante selezionare un misuratore di portata adatto alle proprietà specifiche del fluido.
2. Requisiti di installazione: Una corretta installazione è fondamentale per il funzionamento accurato di un misuratore di portata a vortice. Il misuratore di portata deve essere installato in una sezione diritta del tubo con lunghezze diritte a monte e a valle sufficienti per garantire un profilo di flusso completamente sviluppato.
3. Vibrazioni e rumore: I misuratori di portata Vortex possono essere sensibili alle vibrazioni e al rumore, che possono influire sulla precisione delle misurazioni. È importante installare il misuratore di portata in un luogo in cui non sia esposto a vibrazioni o rumore eccessivi.
4. Calibrazione: Come tutti i misuratori di portata, i misuratori di portata a vortice devono essere calibrati periodicamente per garantire misurazioni accurate. La frequenza di calibrazione dipende dall'applicazione e dai requisiti di precisione.

Confronto con altri misuratori di portata

Sul mercato sono disponibili molti altri tipi di misuratori di portata, ciascuno con i propri vantaggi e svantaggi. Confrontiamo i misuratori di portata a vortice con altri due tipi popolari di misuratori di portata:Misuratore di portata a turbinaEMisuratore di portata elettromagnetico LDG.

1. Misuratore di portata a turbina: I misuratori di portata a turbina misurano la portata rilevando la rotazione di una girante posta nel percorso del flusso. Sono adatti per misurare la portata di liquidi e gas puliti. Tuttavia, i misuratori di portata a turbina hanno parti mobili, che possono essere soggette a usura, e richiedono una manutenzione regolare. I misuratori di portata a vortice, invece, non hanno parti mobili, il che riduce il rischio di guasti meccanici e necessità di manutenzione.
2. Misuratore di portata elettromagnetico LDG: I misuratori di portata elettromagnetici misurano la portata rilevando la tensione indotta dal movimento di un fluido conduttivo attraverso un campo magnetico. Sono adatti per misurare la portata di liquidi conduttivi, come acqua e acque reflue. Tuttavia, i misuratori di portata elettromagnetici richiedono un fluido conduttivo e possono essere influenzati dalla presenza di particelle o bolle non conduttive nel fluido. I misuratori di portata a vortice possono essere utilizzati per misurare la portata di fluidi sia conduttivi che non conduttivi.

Conclusione

I misuratori di portata a vortice sono una scelta affidabile e precisa per misurare la portata di liquidi, gas e vapore. Il loro principio di funzionamento si basa sul principio della strada a vortice di von Kármán, che consente la misurazione della portata senza la necessità di parti in movimento. I misuratori di portata Vortex offrono numerosi vantaggi rispetto ad altri tipi di misuratori di portata, tra cui un'ampia gamma di applicazioni, elevata precisione, bassa caduta di pressione e assenza di parti mobili. Tuttavia, ci sono alcune considerazioni chiave che devono essere prese in considerazione quando si utilizzano, come le proprietà dei fluidi, i requisiti di installazione, le vibrazioni, il rumore e la calibrazione.

Se stai cercando un prodotto di alta qualitàMisuratore di portata a vorticeper la tua candidatura non esitare a contattarci. Il nostro team di esperti può aiutarti a selezionare il misuratore di portata giusto e fornirti il ​​supporto di cui hai bisogno per garantire misurazioni di flusso accurate e affidabili.

Riferimenti

1. Miller, RW (1996). Manuale di ingegneria della misurazione del flusso (3a ed.). McGraw-Hill.
2. ISO7145:2005. Misura del flusso di fluidi in condotti chiusi - Misuratori di portata a vortice del tipo ad inserzione - Requisiti di prestazione e installazione.