فلونازل Flow Nozzle
نازل های جریان یک لوله جریان است که از یک بخش همگرای صاف تشکیل شده است که به ناحیه گلویی استوانه ای منتهی می شود. گلو کوچکترین بخش نازل است. شیرهای فشار در سمت بالادست صفحه نازل و در سمت پایین دست خروجی نازل قرار دارند. آنها ممکن است به شکل یک حلقه حلقوی باشند، یعنی سوراخ هایی با فاصله مساوی به هم متصل شده و به خط لوله باز می شوند، یا به شکل سوراخ های منفرد که در خط لوله حفر شده اند.این تجهیز اندازه‌گیری جریان، دارای طراحی قوی‌تری نسبت به اریفیس می باشد و با مشخصات بیضوی شکلی که دارد باعث می‌شود
در اندازه‌گیری بخار آب، در فرآیندهای با سرعت سیال بالا با عدد رینولد خاص یا برای ارزیابی عملکرد واحدها استفاده می شود.
همانطور که در بالا ذکر شد، نازل های جریان عناصر اولیه در کنتورهای فشار تفاضلی هستند. این فلومترها از عناصر اولیه به عنوان مانع برای ایجاد افت فشار برای محاسبه دبی استفاده می کنند. این بر اساس اصل برنولی است که بر اساس آن هرگونه انسداد در مسیر سیال جاری باعث افزایش سرعت سیال و کاهش فشار در ناحیه انسداد می شود.
با عبور سیال از نازل، انسداد باعث افزایش سرعت سیال می شود در حالی که فشار ساکن آن به طور همزمان کاهش می یابد. در نقطه حداکثر همگرایی، یعنی در ورید منقبض، سرعت در حداکثر و فشار در حداقل خود است. با خروج سیال از نازل ها، جریان آن منبسط می شود و سرعت کاهش می یابد و فشار دوباره افزایش می یابد. این اختلاف فشار قبل و بعد از عنصر اولیه با استفاده از ترانسمیترهای فشار دیفرانسیل که عناصر ثانویه نیز نامیده می شوند اندازه گیری می شود. از معادله برنولی برای تعیین اینکه اختلاف فشار با مجذور دبی متناسب است استفاده می شود. بنابراین نرخ جریان به صورت زیر محاسبه می شود:
Q2 = K * DP
Q = سرعت جریان سیال
K = مقدار ثابت برای نازل خاص
DP = اختلاف فشار
به صورت کلی این تجهیزات بر اساس 3 استاندارد زیر تولید می شوند که تفاوت آنها در عدد رینولدز سیال عبوری می باشد.
1- ASME PTC-9
2- (inserted in pipe) LONG RADIUS
3- ISA 1932
نحوه عملکرد فلونازل
فلو نازل ابزاری هست که اساس اندازه گیری آن هد سیال می باشد. در این روش اندازه گیری، محدودیت ها و موانعی در راه جریانات سیال وجود دارد که این محدودیت ها شرایطی کاهش و افت فشار خواهد بود. فلو نازل از طریق یک معادله و با استفاده از تمایز بین فشارهای موجود به محاسبات می پردازند. از این ابزار اندازه گیری زمانی استفاده می شود که سیال با سرعت بالا در مخازن وجود دارد. علاوه بر بالا بودن سرعت جریانات آن چه که استفاده از این دستگاه را ضروری می کند میزان آسیب پذیری دستگاه های اندازه‌گیری در برخورد با مواد موجود است. وقتی که میزان آسیب پذیری و فرسایش مواد و ابزارها زیاد باشد فلو نازل گزینه ای عالی برای محاسبات جریانی و سیالی خواهد بود؛ زیرا ساختار تجهیز و وسیله به صورتی هست که برخورد با این مواد باعث سایش یا فرسودگی فلو نازل نخواهد شد. دلیل این که فلو نازل در مقایسه با دیگر ابزارهای اندازه‌گیری از ضریب بالای تخلیه بدخوردار است ظاهر فلو نازل می باشد که یک ظاهری با سطوح صاف و صیقلی دارد. به همین ترتیب ظرفیت وجود مواد سیال فلو نازل بیشتر از دیگر ابزارهای اندازه‌گیری می باشد. موقع تولید فلو نازل تولید کنندگان سعی خود را بر این مورد قرار داده اند که نود و نه درصد از سطح اطمینان برخوردار باشد. نکته دیگر که در ارتباط با فلو نازل لازم به بیان بوده این است که شما در این ابزار اندازه‌گیری لبه یا زاویه های تیزی رو مشاهده نم ی‌کنید که این لبه های تیز باعث ایجاد خسارت یا سایش هایی به دیگر تجهیزات شوند.
مزایای استفاده از فلونازل:
- دقت اندازه‌گیری بالا، به ویژه برای سیالات با سرعت زیاد و فشار بالا
- مقاومت خوب در برابر سایش و خوردگی، به دلیل نداشتن لبه‌های تیز
- قابلیت استفاده برای سیالات مختلف، از جمله سیالات با ویسکوزیته بالا و سیالات غیر‌نیوتنی
- نصب و نگهداری آسان
مدل های گوناگون فلو نازل
بر اساس نوع طراحی و اشکالی که بر فلو نازل وجود دارد، این دستگاه اندازه گیری صنعتی به سه نوع تقسیم می‌شوند.
فلو نازل ASMI: اولین نوع فلو نازل با عنوان فلونازل ASMI شناخته می شود. این فلو نازل از نظر ظاهری ساختاری گرد داشته و دارای ضریب تخلیه متعادلی می باشد. به علاوه در انتقال ذرات موجود سیال نیز به‌خوبی عمل می کند. این مدل فلو نازل به گونه‌ای است که اصطکاک را پایین می آورد و از طریق پایین آوردناصطکاک باعث بالا بردن عمر تجهیزات می‌شود. میزان عدم قطعیت و حاصل از اندازه‌گیری از دو درصد کم‌تر است.
فلو نازل ISI: این فلو نازل برای مواقعی استفاده می شود که جریانات سیالی از نظر سرعت در سطح بالایی قرار داشته باشند و سیال موجود بسیار خورنده و مضر باشد. در چنین شرایط خورندگی بالا، دیگر ابزارهای اندازه گیری بسیار آسیب‌پذیر خواهند بود. به همین ترتیب این فلو نازل کاربرد پیدا می کند.
فلو نازل ونتوری: از فلو نازل ونتوری برای مواقعی استفاده می شود که هدف، محاسبه جریانات گازی هست. البته بخارها و مواد مایع نیز به وسیله فلونازل ونتوری مورد محاسبه قرار خواهند گرفت.
