اریفیس فلومتر چیست؟

اوریفیس متر
Orifice متر رایج ترین دستگاه اندازه گیری فلو از نوع اختلاف فشاری است. یک صفحه اریفیس در خط وارد می شود و اختلاف فشار دیفرانسیل در دو طرف آن اندازه گیری می شود.

اریفیس به طور کلی، و به طور خاص صفحه نازک، متمرکز، لبه تیز معمولی، دارای مزایای مهمی است که شامل ساخت ارزان قیمت با تلورانس های بسیار نزدیک و نصب و تعویض آسان است. اندازه گیری دبی مایعات، گازها و بخارات تحت طیف وسیعی از شرایط که بر اساس شرایط کار آزمایشی دقیق به دست آمده باعث می شود این تجهیز را بتوان به صورت محاسبات ریاضی با درجه بالایی از اطمینان مورد استفاده قرار داد.
به صورت کلی صفحه orifice یک دیسک مدور است. معمولاً از فولاد ضد زنگ 316 ، fh 3 تا 15 میلی متر ضخامت)بسته به اندازه و سرعت حرکت(، با یک سوراخ در وسط و یک زبانه که به یک طرف بیرون زده مورد استفاده قرار می گیرد.

صفحه روزنه ای وارد شده در خط باعث افزایش سرعت جریان و کاهش فشار می شود (طبق رابطه برنولی). الگوی جریان نشان داده شده در نمودار زیر یک کاهش موثر فشار را در سطح مقطع اریفیس نشان می دهد.
 
سوراخ اریفیس باید عددی بین  از 0.25 تا 0.75 قطر لوله اصلی را دارا باشد، که این عدد بستگی به نسبت فلوی عبوری و عدد رینولدز متغیر می باشد.
الگوی جریان عبوری از اریفیس باتیزی لبه سوراخ ارتباط بسیار تنگاتنگی دارد.
 لبه تیز منجر به تماس یک خط تقریبا خالص بین اریفیس و جریان عبوری می شود، زیرا کشش اصطکاکی بین سیال و فلز در این مرز ناچیز می شود. هر گونه بریدگی، سوراخ یا گرد شدن لبه تیز می تواند به طرز شگفت انگیزی منجر به خطاهای اندازه گیری شود.
روش معمول اندازه گیری فشار دیفرانسیل در مکانی نزدیک به صفحه روزنه به این دلیل است که اثرات اصطکاک بین جریان و دیواره لوله در بالادست و پایین دست اریفیس یه دلیل زبری لوله حداقل اثر را داشته باشد.
 ویسکوزیته سیال با کاهش عدد رینولدز کاهش می یابد، که این رویداد تأثیر قابل توجهی در ایجاد اختلاف فشار و جریانات سیال در دو طرف اوریفیس دارد، به ویژه در اعداد رینولدز پایین. از آنجایی که تشکیل جریانات سیال بر اثر اینرسی است، کاهش نسبت نیروهای اینرسی به اصطکاک (کاهش عدد رینولدز) و تغییر متناظر در جریان منجر به غیرخطی شدن نسبت جریان و اختلاف فشار می شود.
به طور کلی، عدد رینولد در روزنه صفحات اوریفیس  باید بین 2000 تا 10000 باشد.
حداقل مقدار توصیه شده رینولدز برای سایز 2 اینچ  بین 10000 تا 15000 
برای سایز 4 اینچی و نسبت β تا 0.5 رینولدز از 20000 تا 45000 
عدد رینولدز با اندازه لوله و نسبت β افزایش می یابد و ممکن است برای لوله های 14 اینچ (355 میلی متر) و بزرگتر به 200،000 باشد. 

محل شیرهای (Tapping) فشار

 برای اندازه گیری جریان مایع، از تجمع گاز یا بخار در اتصالات بین لوله و دستگاه اندازه گیری اختلاف فشار باید جلوگیری شود. شیرهای فشار معمولاً در صفحه افقی خط مرکزی لوله های افقی قرار دارند. دستگاه اندازه گیری اختلاف فشار باید در نزدیک ترین محل به شیرهای فشار نصب می شود و یا از طریق لوله های شیب دار رو به پایین، با قطر کافی متصل می شود تا به حباب های گاز اجازه دهد تا به سمت بالا جریان پیدا کنند. 
برای گاز، اقدامات احتیاطی مشابهی برای جلوگیری از تجمع مایع مورد نیاز است. شیرها ممکن است در بالای خط، با اتصالات شیب دار به سمت بالا نصب شوند، یا دستگاه اندازه گیری اختلاف فشار ممکن است به شیرهای کنار خط متصل شود.
 برای بخار و بخارات مشابهی که در دمای محیط قابل چگالش هستند، معمولاً از محفظه های Seal Pot یا معادل آن استفاده می شود که معمولاً دارای اتصالات شیب دار از کنار لوله به دستگاه اندازه گیری است.
به طور کلی پنج مکان متداول برای Tapping های فشار دیفرانسیل وجود دارد: 
Flanged Tap،
 Vena Tap، 
Radius Tap، 
Pipe Tap،
 Corner tap.
در ایالات متحده، Flanged Tapعمدتاً برای اندازه لوله های 2 اینچ (50 میلی متر) و بزرگتر استفاده می شود. سازنده مجموعه فلنج اوریفیس Tapها را طوری سوراخ می کند که محل Tapping ها در فاصله 1 اینچ (25 میلی متر) از سطح صفحه روزنه قرار گیرند. این مکان همچنین امکان بازرسی و تمیز کردن سوراخ‌ها را فراهم می‌کند.
Flanged Tapبرای اندازه لوله 2 اینچ (50 میلی متر) و کتر از آن توصیه نمی شود. بشقاب جریان برای فاصله ای با چندین قطر لوله فراتر از ورید انقباض ناپایدار است و برای اندازه گیری فشار دیفرانسیل مناسب نیست
سوراخ های Vena از یک شیر بالادست با یک قطر لوله در بالادست صفحه اریفیس و یک شیر پایین دستی که در نقطه حداقل فشار قرار دارد استفاده می کنند. از نظر تئوری، این مکان بهینه است. با این حال، محل vena با نسبت قطر دهانه به لوله متفاوت است و بنابراین در صورت تغییر صفحه روزنه دچار خطا می شود.برای لوله های متوسط و کوچک، محل vena احتمالاً در لبه یا زیر فلنج قرار دارد. به همین دلیل، بسته به درجه بندی و ابعاد فلنج، vena tap معمولاً به اندازه لوله 6 اینچ (152 میلی متر) یا بزرگتر محدود می شوند.
Radius tap شبیه به vena tap هستند با این تفاوت که Tapping پایین دست در یک دوم قطر لوله (یک شعاع) از صفحه روزنه قرار دارد. این عملاً تضمین می کند که Tap بدون توجه به قطر روزنه در ناحیه ناپایدار قرار نخواهد گرفت. Radius tap امروزه به طور کلی برتر از vena tap در نظر گرفته می شوند، زیرا آنها ابعاد محل tap فشار را ساده می کنند و با تغییر نسبت β دهانه تغییر نمی کنند. همان محدودیت هایی که اندازه لوله در مورد محل tap های venaمی شود.
Pipe tap به قطر 2.5 برابر لوله در بالادست و 8 برابر قطرلوله در پایین دست از صفحه orifice قرار دارند. به دلیل فاصله از صفحه اریفیس، مکان دقیق بسیار مهم نیست، اما اثرات ناهمواری لوله، ناهماهنگی ابعادی و... شدیدتر است. عدم قطعیت اندازه گیری شاید با pipe tap به میزان 50 درصد بیشتر از taping های نزدیک به صفحه روزنه باشد.
Corner tap از بسیاری جهات شبیه به flanged tapهستند، با این تفاوت که فشار در "گوشه" بین صفحه روزنه و دیواره لوله اندازه گیری می شود. Corner tap برای تمام اندازه های لوله در اروپا بسیار رایج است، جایی که فاصله نسبتاً کمی در همه اندازه های لوله وجود دارد. فاصله های نسبتاً کوچک معابر، منابع احتمالی مشکل را تشکیل می دهند. همچنین، برخی از آزمایش‌ها ناسازگاری‌هایی را با نصب‌های نسبت B بالا نشان داده‌اند که به ناحیه‌ای از ناپایداری جریان در سطح بالادست orifice نسبت داده می‌شود. Corner tap در ایالات متحده عمدتاً برای قطر لوله های کمتر از 2 اینچ (50 میلی متر) استفاده می شود.

 

 

صفحات روزنه ای غیرهم مرکز و قطعه ای
استفاده از منفذهای غیرمرکز و سگمنتال در مواردی که نیاز به اجراهای افقی لوله است و سیالات حاوی مواد اضافی هستند، توصیه می شود تا حدی که دهانه متحدالمرکز مسدود شود. ترجیحاً در صورت امکان از روزنه های متحدالمرکز در یک لوله عمودی استفاده شود. داده های ضریب جریان برای این روزنه ها محدود است و احتمالاً دقت کمتری دارنn.
اریفیس خارج از مرکز،  مانند صفحه متحدالمرکز است. اریفیس دهانه قطعه ای، دارای سوراخی است که قطعه ای از یک دایره است. هر دو نوع اریفیس ممکن است دارای سوراخ سوراخ مماس به دیواره داخلی لوله یا معمولاً مماس بر دایره متحدالمرکز با قطر کمتر از 98٪ قطر داخلی لوله باشند. اریفیس سگمنتال موازی با دیواره لوله است. باید مراقب بود که هیچ بخشی از فلنج یا گسکت با سوراخ روی اریفیس تداخل نداشته باشد.