渦流量計のサプライヤーとして、私は流体測定に伴う複雑さと課題を直接目撃しました。しばしば発生する問題の1つは、流体に泡が存在することと、渦流量計の性能にどのように影響するかです。このブログでは、この現象の背後にある科学を掘り下げて、バブルが測定の精度と信頼性に影響を与えるさまざまな方法を探ります。
渦流量計の理解
泡の効果を議論する前に、渦流量計の仕組みを理解することが不可欠です。これらのメーターは、よく知られている流体動的現象であるフォンカルマンヴォルテックスストリートの原理で動作します。流体が流れの経路に配置されたブラフボディ（シェッダーバーとも呼ばれる）を通り過ぎると、ブラフボディの両側に交互の渦が作成されます。これらの渦の周波数は流体速度に直接比例します。この周波数を測定することにより、流体の流量を決定できます。
渦流量計に対する気泡の影響
1。流体密度の変化
泡は本質的に液体内のガスのポケットです。ガスはほとんどの液体と比較して密度がはるかに低いため、泡の存在は液体の全体的な密度を変化させます。この密度の変化は、渦の脱落プロセスに大きな影響を与える可能性があります。渦の形成と脱落は、ブラフボディの周りの液体の質量流れの影響を受けます。気泡による流体密度の減少は、特定の体積流量の質量流量が低いことを意味します。その結果、渦の脱落の頻度は、流体の実際の体積流量を正確に表していない可能性があり、測定エラーにつながる可能性があります。
たとえば、渦流量計が特定の液体密度のために較正される液体ベースのシステムでは、気泡の導入により、メーターが泡の分布と濃度に応じて流量を超えても下回ることができます。泡が均一に分布している場合、密度が低下すると渦の脱落中に運動量移動が少なくなるため、メーターは実際の値よりも低い流量を登録できます。
2。渦層の妨害
バブルは、フォンカルマン渦通りの形成を物理的に混乱させることもできます。泡がブラフボディを通過すると、周囲の流体の滑らかな流れを妨げる可能性があります。この干渉は、渦の脱落パターンの不規則性を引き起こし、測定された渦周波数の変動につながる可能性があります。これらの変動は、気泡のサイズ、数、および分布に応じて、ランダムまたは周期的な場合があります。
場合によっては、大きな泡が一時的にブラフボディの周囲の流れの経路をブロックし、渦の脱落を停止または非常に不安定にすることさえあります。これにより、重要な測定エラーが発生し、安定した正確な流量の読み取り値を取得することが困難になります。
3。信号ノイズと干渉
泡の存在は、渦流量計によって生成された信号にノイズを導入できます。メーターは通常、センサーを使用して、渦の脱落に関連する圧力変動を検出します。流れを通過する気泡は、渦の脱落とは無関係の追加の圧力変動を引き起こす可能性があり、センサーによってノイズとして拾われます。
このノイズは、真の渦頻度を正確に識別することを困難にする可能性があります。信号処理アルゴリズムは、このノイズをフィルタリングするためによく使用されますが、バブル濃度が高くなっているか、バブルが大きい場合、ノイズは信号を圧倒し、信頼できる測定を取得することが困難になります。
泡の効果を軽減します
1。バブル除去デバイス
バブルを扱う1つのアプローチは、渦流量計の上流のバブル除去デバイスを使用することです。これらのデバイスは、メーターに到達する前に流体からガス気泡を除去するセパレーターまたは脱ガッサーの形であります。メーターに入る液体が泡であることを保証することにより、無料で、測定精度に対する気泡の影響を最小限に抑えることができます。
2。メーターの設計と配置
適切なメーターの設計と配置は、気泡の影響を減らすのにも役立ちます。たとえば、一部の渦流量計は、より合理化されたブラフボディで設計されており、気泡による破壊を最小限に抑えます。さらに、流れがより安定しており、泡を吸収する可能性が低い場所にメーターを配置すると、測定の精度が向上します。近くのポンプやバルブなど、高い乱流のある領域を避けることで、バブルの形成と同調の可能性を減らすのに役立ちます。
3。高度な信号処理
最新の渦流量計には、バブルによって引き起こされるノイズを除外するのに役立つ高度な信号処理アルゴリズムが装備されています。これらのアルゴリズムは、信号の周波数スペクトルを分析し、真の渦周波数と気泡によって生成されるノイズを区別できます。スペクトル分析やフィルタリングなどの手法を使用することにより、メーターは気泡が存在する場合でも、より正確で信頼性の高い流量測定を提供できます。
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結論
液体内の泡の存在は、渦流量計の性能に大きな影響を与える可能性があります。流体密度に影響を与え、渦の形成を破壊し、信号ノイズを導入する可能性があります。これらはすべて測定エラーにつながる可能性があります。ただし、これらの効果を理解し、バブル除去デバイスの使用、適切なメーターの設計と配置、高度な信号処理などの適切な緩和戦略を実装することにより、気泡の影響を最小限に抑え、正確で信頼できるフロー測定を取得できます。
気泡の存在下でフロー測定で課題に直面している場合、またはアプリケーションの高品質の渦流量計を探している場合は、お問い合わせください。当社の専門家チームは、ニーズに合った適切なメーターを選択し、正確で信頼できるフロー測定を確保するために必要なサポートとガイダンスを提供するのに役立ちます。
参照
- White、FM（2006）。流体力学。マクグロー - ヒル。
- Streeter、VL、＆Wylie、EB（1985）。流体力学。マクグロー - ヒル。
- ミラー、RW（1996）。フロー測定エンジニアリングハンドブック。マクグロー - ヒル。
