تشریح اوریفیس متر
اوریفیس متر
اوریفیس متر یک مجرا و محدودیتی برای ایجاد افت فشار است.. یک نازل، ونتوری یا دهانه تیز نازک می تواند به عنوان محدودیت جریان استفاده شود.
به منظور استفاده از هر یک از این وسایل برای اندازه گیری، لازم است آنها را به صورت تجربی کالیبره کنید. یعنی یک حجم شناخته شده را از سنجشگر عبور دهید و قرائت را یادداشت کنید تا استانداردی برای اندازه گیری مقادیر دیگر ارائه شود.
به دلیل ساخت ساده، دهانه لبه تیز نازک به عنوان یک استاندارد پذیرفته شده است و کار کالیبراسیون گسترده ای انجام شده است به طوری که به عنوان یک وسیله استاندارد اندازه گیری سیالات پذیرفته شده است. به شرط رعایت مکانیک استاندارد ساخت و ساز، نیازی به کالیبراسیون بیشتر نیست.
یک اوریفیس در یک خط لوله در شکل با یک مانومتر برای اندازه گیری افت فشار (دیفرانسیل) هنگام عبور سیال از دهانه نشان داده شده است. حداقل سطح مقطع جت به عنوان "vena-contracta" شناخته می شود.
اوریفیس چگونه کار می کند؟
با نزدیک شدن سیال به دهانه، فشار کمی افزایش می یابد و سپس با عبور از دهانه به طور ناگهانی کاهش می یابد. کاهش آن تا رسیدن به "ورید منقبض" ادامه می‌یابد و سپس به تدریج افزایش می‌یابد تا زمانی که تقریباً در 5 تا 8 قطر پایین‌دست به یک نقطه فشار حداکثر می‌رسد که اوریفیس کمتر از فشار بالادست روزنه خواهد بود. کاهش فشار هنگام عبور سیال از اوریفیس، نتیجه، افزایش سرعت عبور سیال از ناحیه کاهش یافته اوریفیس است. هنگام خروج سیال از روزنه میانی اوریفیس، سرعت کاهش می یابد، فشار افزایش می یابد و تمایل به بازگشت به سطح اولیه خود دارد. تمام افت فشار به دلیل تلفات اصطکاک و آشفتگی در جریان بازیابی نمی شود. با افزایش سرعت جریان، افت فشار در سراسر دهانه افزایش می یابد. وقتی جریانی وجود ندارد هیچ تفاوتی وجود ندارد. فشار دیفرانسیل متناسب با مجذور سرعت است، بنابراین نتیجه می شود که اگر سایر عوامل ثابت بمانند، اختلاف یا دیفرانسیل فشار متناسب با مجذور سرعت جریان است. نسبت بتا نسبت سوراخ صفحه اوریفیس تقسیم بر قطر داخلی لوله یا .I.D است. به نسبت بتا یا d/D گفته می شود که d سوراخ صفحه و قطر داخلی لوله .I.D است.
صفحه اریفیس - Orifice Plate
سوراخ صفحه اوریفیس را می توان در بسیاری از پیکربندی ها برای انجام کارهای مختلف اندازه گیری جریان ساخت. شرایط جریان باید بررسی شود تا ببینیم کدام یک از پیکربندی ها برای هر کار اندازه گیری مناسب است.
- صفحه نازک، روزنه متحدالمرکز
در طراحی و استفاده از صفحات اوریفیس، چندین فاکتور اساسی باید رعایت شود تا اندازه گیری دقیق و قابل اطمینان حاصل شود. لبه روبه سیال دهانه اوریفیس باید تیز باشد. حداقل ضخامت صفحه بر اساس .I.D لوله، سوراخ اوریفیس و غیره استاندارد شده است. صفحه نباید بیش از 0.01 اینچ در هر اینچ از ارتفاع سد (D-d)/2 از صافی در امتداد هر قطری خارج شود. برای مطابقت با روش های توصیه شده، نسبت قطر دهانه به لوله d/D (به نام نسبت بتا)، نباید از حد توصیه شده تجاوز کند.
- صفحات منفذی غیر عادی
صفحه خارج از مرکز دارای یک دهانه گرد (متخلخل) مماس بر دیواره داخلی لوله است. این نوع صفحه بیشتر برای اندازه گیری سیالاتی استفاده می شود که حاوی مقدار کمی مواد جامد غیر ساینده یا گازهایی با مقادیر کمی مایع هستند، زیرا با باز شدن در انتهای لوله، مواد جامد و مایعات به جای جمع شدن در صفحه اوریفیس، از آن عبور می کنند.
- صفحات منفذی سگمنتال
دهانه در یک صفحه اوریفیس سگمنتال قابل مقایسه با یک دروازه نیمه باز است. این صفحه عموماً برای اندازه گیری مایعات یا گازهایی که ناخالصی های غیر ساینده مانند دوغاب سبک یا گازهای فوق العاده کثیف را حمل می کنند استفاده می شود.
نکته: دقت قابل پیش بینی هر دو صفحه خارج از مرکز و سگمنتال به خوبی صفحه متحدالمرکز نیست.
- صفحه لبه چهارگانه
ربع دایره یا روزنه چهارگانه برای سیالات با ویسکوزیته بالا استفاده می شود. دهانه دارای یک لبه گرد با شعاع مشخص است که تابع خاصی از قطر اوریفیس است.
- صفحه لبه مخروطی
صفحه لبه مخروطی دارای یک اریب 45 درجه است که به سمت بالادست و به سمت جریان روان است. حتی برای اعداد رینولدز پایین تر از لبه ربع اوریفیس، مفید است.
توضیحی مختص در باب چند تجهیز مرتبط با اوریفیس:
آ. شیرهای فلنجی
این شیرها در یک اینچ از سطح بالادست صفحه روزنه و یک اینچ از سطح پایین دست با تلرانس +1/64 تا +1/32 قرار دارند.
ب. شیرهای لوله
این شیرها در 2/2 برابر قطر لوله در بالادست و 8 برابر قطر لوله در پایین دست (نقطه بازیابی حداکثر فشار) قرار دارند. شیرهای فلنجی تقریباً به طور جهانی در ایالات متحده استفاده می شود و برخی از ایستگاه های متر قدیمی هنوز از شیرهای لوله استفاده می کنند.
ج. Vena – Contracta Taps
این شیرها با یک قطر لوله در بالادست و در نقطه حداقل فشار پایین دست قرار دارند (این نقطه ورید-کنترکتا نامیده می شود). با این حال، این نقطه با نسبت بتا متفاوت است و به ندرت در اندازه‌گیری‌های غیر از کارخانه که جریان‌ها نسبتاً ثابت هستند و صفحات تغییر نمی‌کنند، استفاده می‌شوند. ابعاد دقیق در جداول مناسب آورده شده است.
د. شیرهای گوشه
این شیرها بلافاصله در مجاورت صفحات صفحه، بالادست و پایین دست قرار دارند. شیرهای گوشه ای بیشتر در اروپا مورد استفاده قرار می گیرند، در خط های به سایز کمتر از 2 اینچ با لوله های مخصوص فلومتر هون شده برای دبی کم استفاده می شوند.
توصیه های عمومی نصب:
- منیفولد باید همیشه برای کالیبراسیون و همچنین برای محافظت از عنصر دیفرانسیل یا اختلاف در برابر برد بیش از حد نصب شود.
- سنجشگر باید تا حد امکان نزدیک به اتصالات سوراخ نصب شود.
- همیشه خطوط منیفولد را به آرامی از محل اتصال دهانه به متر شیب دهید تا نقاط بالا یا پایین در خطوط منیفولد از بین برود.
- از محفظه‌های میعانات گازی یا تله‌های هوا برای حذف مایع از سیستم گاز یا گاز از سیستم مایع استفاده کنید، اگر نمی‌توان از پایین یا بالا بودن لوله‌کشی منیفولد جلوگیری کرد.