Vloeistofstroming ontwikkelt zich met de beweging van vloeibare en gasvormige materialen en druksensoren spelen een cruciale rol bij het bepalen van vele aspecten van vloeistofstroming.
De vloeistofdynamica verschaft inzicht in de parameters die van invloed zijn op de stroming van vloeistoffen.
In deze context verwijst de term “vloeistof” naar vloeistoffen of gassen.
Waarom de stroming meten?
In verschillende industriële processen is het van cruciaal belang om de stroomsnelheid van vloeistoffen binnen een systeem als geheel of gedeeltelijk nauwkeurig te meten.
Dit geldt zowel voor gassen en vloeistoffen die een integraal onderdeel van het proces vormen, als voor perslucht, water of stoom die essentieel zijn voor de werking van de installatie.
Stroming beschrijft een breed scala van vloeistofbewegingen, zoals door de lucht blazen, door een pijp stromen, of langs een oppervlak lopen. De stroming van een vloeistof kan op verschillende manieren worden geclassificeerd, op basis van de verschillende eigenschappen van de stroming.
Een debietmeter wordt gebruikt om de snelheid van de vloeistof- of energiestroom te meten, zodat het proces kan worden gestuurd en ervoor kan worden gezorgd dat het eindproduct de juiste kwaliteit heeft.
De stroming van een vloeistof kan op verschillende manieren worden geclassificeerd, op basis van de verschillende eigenschappen van de stroming.
Kernbegrippen uit de vloeistofdynamica
Hier volgen enkele van de belangrijkste begrippen uit de vloeistofdynamica wanneer men de vloeistofdynamica probeert te begrijpen.
Als vloeistoffen stromen, zijn de dichtheid en de druk van de vloeistoffen ook van cruciaal belang om te begrijpen hoe ze op elkaar inwerken.De viscositeit bepaalt hoe bestand de vloeistof is tegen verandering, en is dus ook van essentieel belang bij het bestuderen van de beweging van de vloeistof. Hieronder volgen enkele variabelen die bij deze analyses een rol spelen:
- Bulkviscositeit: μ
- Dichtheid: ρ
- Kinematische viscositeit: ν = μ / ρ
Reynoldsgetal (Re) is een dimensieloze snelheidswaarde die wordt gebruikt om stromingspatronen te voorspellen. Het is een functie van de traagheidskracht (ρ u L), en de viskeuze of wrijvingskracht (μ).
De Vergelijking van Bernoulli (of het principe van Bernoulli) wordt gebruikt om vloeistofsnelheden te bepalen aan de hand van drukmetingen. Het begint met kwalificaties van niet-visceuze, constante, onsamendrukbare stroming bij een constante temperatuur.
- P + ½ρv2 + ρgy = constante
- P = druk
- v = snelheid
- ρ = dichtheid van de vloeistof
- g = zwaartekracht
- y = hoogte
Het venturi-effect en het principe van Bernoulli
Definitie Venturi-Principe: Toename van de vloeistofsnelheid leidt tot afname van de interne druk.
Omwille van zijn betrouwbaarheid en eenvoud is de Venturi een van de meest gebruikte debietmeters.
De Venturi-meter (ook wel drukverschilmeter genoemd) is een toepassing van de vergelijking van Bernoulli.
De Venturiflowmeter meet de stroomsnelheid van een vloeistof door de dwarsdoorsnede van het stromingstraject te verkleinen en een drukverschil op te wekken.
Zonder bewegende delen of abrupte stromingsbeperkingen kan de Venturistroommeter vloeistofdebieten meten met een minimaal totaal drukverlies. Een Venturi debietmeter heeft twee druk- en één temperatuurmetingen nodig om het debiet nauwkeurig te bepalen.
Toepassingen Venturi-debietmeters:
De Venturiflometer wordt gebruikt in een verscheidenheid van industriele toepassingen die gas, vloeistoffen, slurries, en andere processen omvatten waar permanent drukverlies niet aanvaardbaar is.
De Venturi wordt gebruikt in pijpen met grote diameter, die men kan vinden in afvalwaterzuiveringsinstallaties. Door het geleidelijk aflopende gladde ontwerp kunnen vaste deeltjes er doorheen stromen.
De Venturiflowmeter kan daarom worden gebruikt voor toepassingen waar een hoog gehalte aan vaste deeltjes (bijvoorbeeld vuile vloeistoffen) aanwezig is of waar een hoge drukterugwinning gewenst is. Hij kan ook worden gebruikt om de vloeistofsnelheid te meten.
De temperaturen en drukken van chemicaliën in een pijpleiding hebben geen invloed op de nauwkeurigheid van een Venturi flowmeter en daarom worden ze ook gebruikt in pijpleidingen voor ruwe olie.
Voordelen Venturi-debietmeters:
- Eenvoudige bediening
- Laag drukverlies
- Tolerantie voor hoge vaste stofgehaltes
- Lange termijn betrouwbaarheid
- Geen bewegende delen
- Het kan in elke richting worden geïnstalleerd: horizontaal, verticaal en schuin
Voordelen Venturi-debietmeters:
- Dure
- Moeilijk te inspecteren en te onderhouden door zijn constructie
- Slechte turndown ratio
- Kritische installatie-eisen