Vloeimeetskyf

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Jump to navigation Jump to search

'n Vloeimeetskyf (Engels="flow orifice" of "orifice plate") is 'n instrument wat die vloeitempo in 'n pyp meet. Dit werk op die Bernoulli-beginsel wat bepaal dat 'n toename in die snelheid van 'n vloeier gepaard gaan met 'n afname in druk of 'n afname in die vloeistof se potensiële energie as gevolg van swaartekrag.

Dus word die vloeier versnel deur 'n vernouer in die pyp. Die drukval word dan gemeet en daardeur word die vloei bereken.

Meetskyfvergelyking[wysig | wysig bron]

Die algemene vergelyk om die vloei deur 'n meetskyf te bepaal word soos volg gegee:

           of           

Die eenhede moet so gekies word sodat al die eenhede uit kanselleer en daarom word die volgende eenhede in die algemeen gebruik:

  • = Volume vloeitempo in m3/s
  • = Meetskyfvloeikoëffisiënt (dimensieloos)
  • = Deursnitarea van die meetskyf se gaatjie in m2
  • = Drukval oor meetskyf in Pa (Pascal)
  • = Digtheid van die vloeier in in kg/m3

Gewoonlik is die term weglaatbaar klein.

Die benaderingsfaktor word soms soos volg gedefinieer:

En dan kan die algemene formule soos volg vereenvoudig word:

        of        

Daar is heelwat alternatiewe op hierdie vergelyking, wat die Beta-waarde insluit soos byvoorbeeld (die Beta-waarde is die verhouding tussen die gaatjiediameter en die binne pypdiameterː = Ao/A = do/d)ː

        waar        
[1]         waar        
        waar        


Vir elkeen van hierdie verskillende vergelykings is daar verskillende metodes om die vloeikoëffisiënt C of Cd te bereken.

Vloeikompensasie vir gasse[wysig | wysig bron]

Gemete gasvloeie moet altyd gekompenseer word.

Die volgende formules kan gebruik word (kyk Bylaag B vir die afleiding van hierdie formules):

Volumevloeitempo (bv m3/h):

Massavloeitempo (bv kg/h):

Normaalvloeitempo (bv m3n/h of kmol/h):

Waar:

  • = Molêre massa (in kmol/kg)
  • = Absolute druk (bv kPa(a))
  • = Absolute temperatuur (in Kelvin)
  • = Volumevloeitempo (bv m3/h)
  • = Massavloei (bv kg/h)
  • = Digtheid (bv kg/m3)
  • = Normaalvloei (bv m3n/h of kmol/h)
  • Voetskrif "0" = Verwysings proseskondisies (bv volgens datastaat = oorspronklike ontwerp)
  • Geen voetskrif = Huidige proseskondisies

Vloeimetingkorreksie[wysig | wysig bron]

Soms is die vloeimeting verkeerd gekalibreer wanneer daar in werklikheid geen vloei is nie. Wanneer die klep toe is, gee dit nietemin 'n vloeilesing. Dit word 'n nulfout genoem, en so 'n verkeerde lesing word gekorrigeer deur aanwending van die volgende vergelyking:

Waar:

  • = Werklike vloei
  • = Gemete vloei
  • = Nulfout = vloei wanneer die werklike vloei nul is

Kyk ook[wysig | wysig bron]

Bylae[wysig | wysig bron]

Bylaag A: Afleiding van formule van berekening[wysig | wysig bron]

Simbole:

Simbool Beskrywing Eenheid
Vloeistof se snelheid by 'n punt op 'n stroomlyn m/s
Swaartekragversnelling 9.81 m/s2
Die hoogte van 'n punt bo 'n verwysingsvlak m
Die druk by 'n punt Pa
Die digtheid van die vloeistof kg/m3
Volumevloeitempo m3/s
Deursnitarea van pyp (A = πd2/4) m2

Volgens die Bernoulli-beginsel is:

Indien (1) voor die meetskyf is en (o) in die gaatjie van die meetskyf, dan is:

As:

      en             en             en             en             en             en             en      

dan is:

Hierdie gee die drukval tussen die punt voor die meetskyf (1) en na die meetskyf (2). Wanneer ideale toestande geld, sal wees volgens die Bernoulli-beginsel. Maar as gevolg van energieverliese in die vorm van hitte en klank, herstel die druk nooit weer ten volle nie. Daarom is dit nodig om die dimensielose uitlaatvloeikoëffisiënt () by te voeg en daarom word die vergelyking:

           of           

Let wel, die eenhede moet so gekies word sodat al die eenhede uit kanselleer.

Gewoonlik is die term weglaatbaar klein.

Bylaag B: Balansering van eenhede[wysig | wysig bron]

Die algemene formule vir die vloei deur 'n meetskyf word soos volg gegee:

         waar in m3/s, in Pa en in kg/m3 is.

Om te wys dat die meetskyfvloeikoëffisiënt geen eenhede het nie:


Omdat , is die eenhede van druk ook:

Indien hierdie vervang word in die boonste vergelyking:

Dus is die meetskyfvloeikoëffisiënt dimensieloos.

Bylaag C: Skakel algemene formule om na meer algemene eenhede[wysig | wysig bron]

Algemene formule[wysig | wysig bron]

Die algemene formule vir die vloei deur 'n meetskyf word soos volg gegee:

         waar in m3/s, in Pa en in kg/m3 is.

Die algemene formule kan soos volg omgeskakel word na meer algemene eenhede soos:

  • = Volumevloeitempo in m3/h (in plaas van m3/s)
  • = Massavloeitempo in kg/h
  • = Die drukval oor die meetskyf in kPa in plaas van Pa
  • = Die drukval oor die meetskyf in millimeter water by 4 °C. Dus is die drukval = ΔP = ρghw/1000000 = ghw/1000 kPa
  • = Die digtheid van die vloeier by bedryfkondisies in kg/m3
  • = d0/d = die verhouding tussen die gaatjiediameter en die binne pypdiameter. Gewoonlik ~ 0.7
  • = Gaatjiediameter in millimeter in plaas van in m2
  • = Meetskyfvloeikoëffisiënt ~ 0.692
  • = Spesifieke gravitasie (Die verwysingsdigtheid is die digtheid van water by 4 °C = 1000 kg/m2.)) in plaas van digtheid (ρ).
  • = Swaartekragversnelling = 9.81 m/s2

Volumevloeitempo (V), gaatjiediameter (do), drukval (ΔP) en digtheid (ρ)[wysig | wysig bron]

in m3/h, in kPa, gaatjiediameter in mm en in kg/m3:



           of           

Massavloeitempo (W), gaatjiediameter (do), drukval (ΔP) en digtheid (ρ)[wysig | wysig bron]

Indien , dan:

           of           

Volumevloeitempo (V), gaatjiediameter (do), drukval (hw) en vloeistof SG)[wysig | wysig bron]

As:

Dan is:


           of           

Bylaag D: Formule in terme van snelheid en oop area[wysig | wysig bron]

Die meetskyfvergelyking kan ook herskryf word in terme van vloeisnelheid en % opening :

% Oop area:          

Volumevloei:          

Hakies:          

Dus:

Waar:

  • = Die drukval oor die meetskyf in kPa.
  • = Die digtheid van die vloeier by bedryfkondisies in kg/m3.
  • = Die snelheid van die vloeier voor of ná die meetskyf in m/s.
  • = die fraksie oop area (0 tot 1).
  • = Meetskyfvloeikoëffisiënt ~ 0.692

Bylaag E: Afleiding van formules vir vloeikompensasie[wysig | wysig bron]

Gebruik die volgende meetskyfvergelyking:

Omdat die drukval oor die meetskyf nie 'n funksie is van druk, molmassa, digtheid of temperatuur nie, geld die volgende:

Waar voetskrif "0" die proseskondisies volgens ontwerp (d.i. volgens die datastaat) aandui, en sonder voetskrif die huidige proseskondisies aandui. Dan is:

Omdat , en nie verander nie, kanselleer dit mekaar uit om die volgende formule te kry:

In terme van volumevloei[wysig | wysig bron]

Uit (1):

Indien:

dan is:


( en kanselleer uit)

Dus is:

In terme van massavloei[wysig | wysig bron]

Indien:

Vervang bogenoemde in (1):

As vir gasse geld dat kan hierbo vervang word met slegs omdat aan die linker- en regterkant gaan uit kanselleer. Dus is:

In terme van normaalvloei[wysig | wysig bron]

Normaalvloei is in wese gelykstaande aan molvloei: 1 kmol gas = 22.314 m3 by normal kondisies (kyk Ideale gaswet). Dit kan ook soos volg geskryf word:

.

Dus, as:

, waar n = mol, m = massa en M = molêre massa, dan is:

waar = molvloei, W = massavloei en M = molêre massa

Verwysings[wysig | wysig bron]