Áramlásmérés dióhéjban. Kántor László

Hasonló dokumentumok
Folyadékok áramlása Folyadékok. Folyadékok mechanikája. Pascal törvénye

7. KÜLÖNLEGES ÁRAMLÁSMÉRİK

Hidraulika. 1.előadás A hidraulika alapjai. Szilágyi Attila, NYE, 2018.

Fűtési rendszerek hidraulikai méretezése. Baumann Mihály adjunktus Lenkovics László tanársegéd PTE MIK Gépészmérnök Tanszék

Hidrosztatika, Hidrodinamika

Térfogatáram hagyományos mérése

TÉRFOGATÁRAM MÉRÉSE. Mérési feladatok

KÖZEG. dv dt. q v. dm q m. = dt GÁZOK, GŐZÖK ÉS FOLYADÉKOK ÁRAMLÓ MENNYISÉGÉNEK MÉRÉSE MÉRNI LEHET:

Áramlástechnikai mérések

Áramlásmérés

Áramlásmérés. Áramlásmérés egyik legősibb méréstechnikai probléma Egyiptom, Róma

F. F, <I> F,, F, <I> F,, F, <J> F F, <I> F,,

Folyadékáramlás. Orvosi biofizika (szerk. Damjanovich Sándor, Fidy Judit, Szöllősi János) Medicina Könyvkiadó, Budapest, 2006

2. mérés Áramlási veszteségek mérése

HALLGATÓI SEGÉDLET. Térfogatáram-mérés. Tőzsér Eszter, MSc hallgató Dr. Hégely László, adjunktus

Szerelvények. Épületgépészeti kivitelezési ismeretek B.Sc. Épületgépészeti képzés, 5. félév szeptember 26.

3. Gyakorlat Áramlástani feladatok és megoldásuk

Folyadékok és gázok áramlása

Mechanika IV.: Hidrosztatika és hidrodinamika. Vizsgatétel. Folyadékok fizikája. Folyadékok alaptulajdonságai

ÁRAMLÁSTAN MFKGT600443

Folyadékok és gázok áramlása

QALCOSONIC HEAT 2 ULTRAHANGOS HŰTÉSI- ÉS FŰTÉSI HŐMENNYISÉGMÉRŐ

DR. DEMÉNY ANDRÁS-I)R. EROSTYÁK JÁNOS- DR. SZABÓ GÁBOR-DR. TRÓCSÁNYI ZOLTÁN FIZIKA I. Klasszikus mechanika NEMZETI TANKÖNYVKIADÓ, BUDAPEST

Térfogatáram mérő kés zülékek

1.2 Folyadékok tulajdonságai, Newton-féle viszkozitási törvény

Szabályozó áramlásmérővel

1.1 Hasonlítsa össze a valós ill. ideális folyadékokat legfontosabb sajátosságaik alapján!

Az úszás biomechanikája

Szennyvízmennyiség-mérés

Transzportfolyamatok. összefoglalás, általánosítás Onsager egyenlet I V J V. (m/s) áramvonal. turbulens áramlás = kaotikusan gomolygó áramlás

KONSTRUKCIÓ ÉS MÛKÖDÉS

Kérdések. Sorolja fel a PC vezérlések típusait! (angol rövidítés + angol név + magyar név) (4*0,5p + 4*1p + 4*1p)

3. Mérőeszközök és segédberendezések

Indukciós áramlásmérés ISOMAG MÁGNESINDUKCIÓS ÁRAMLÁSMÉRŐK

Ultrahangos hőmennyiségmérők és más megoldások, alapfogalmak, táv-leolvasás, okos mérés. Szorcsik Gábor Metsys Gazdasági Szolgáltató Kft.

KS-502-VS ELŐNYPONTOK

Szent István Egyetem FIZIKA. Folyadékok fizikája (Hidrodinamika) Dr. Seres István

Áramlástan Tanszék Méréselőkészítő óra I. Horváth Csaba & Nagy László

Kollár Veronika A biofizika fizikai alapjai

Zaj- és rezgés. Törvényszerűségek

Előszó.. Bevezetés. 1. A fizikai megismerés alapjai Tér is idő. Hosszúság- és időmérés.

Mérésadatgyűjtés, jelfeldolgozás.

Ventilátor (Ve) [ ] 4 ahol Q: a térfogatáram [ m3. Nyomásszám:

DINAMIKA ALAPJAI. Tömeg és az erő

Danfoss ultrahangos hőmennyiségmérők SonoSelect/Safe SonoMeter 30/31. 1 SonoSelect heat meter

Beszabályozó szelep - Csökkentett Kv értékkel

HYDRUS ULTRAHANGOS VÍZMÉRŐ

Á R A M L Á S T A N. Áramlás iránya. Jelmagyarázat: p = statikus nyomás a folyadékrészecske felületére ható nyomás, egyenlő a csőfalra ható nyomással

Légköri termodinamika

Méréstechnika. Hőmérséklet mérése

Folyadékok és gázok mechanikája

Folyadékok és gázok mechanikája

Áramlásmérő távadók UHF, ORIFICE, OTHERS

TA-COMPACT-T. Kombinált fogyasztói szabályozó és beszabályozó szelepek Visszatérő hőmérséklet szabályozó szelep hűtési rendszerekhez

Danfoss Kft. Távhőtechnikai, Ipari és HVAC Divízió

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAH /2017 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

SCM motor. Típus

PONTSZÁM:S50p / p = 0. Név:. NEPTUN kód: ÜLŐHELY sorszám

NYOMÁS ÉS NYOMÁSKÜLÖNBSÉG MÉRÉS. Mérési feladatok

Segédlet az ADCA szabályzó szelepekhez

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

STAF, STAF-SG. Beszabályozó szelepek DN , PN 16 és PN 25

A víztérfogatáram-mérés nemzeti etalonja

Légáram utófűtéshez kör keresztmetszetű légcsa tornákban

Szilárd testek rugalmas alakváltozásai Nyú y j ú tás y j Hooke törvény, Hooke törvén E E o Y un un modulus a f eszültség ffeszültség

VIZSGA ÍRÁSBELI FELADATSOR

SCM motor. Típus

V5001S Kombi-S ELZÁRÓ SZELEP

Ellenáramú hőcserélő

STAD-R. Beszabályozó szelepek DN 15-25, csökkentett Kv értékkel

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

Áramlástan feladatgyűjtemény. 3. gyakorlat Hidrosztatika, kontinuitás

Ülékes szelepek (PN 6) VL 2 2-utú szelep, karima VL 3 3-utú szelep, karima

MMK Auditori vizsga felkészítő előadás Hő és Áramlástan 1.

Pneumatikus szabályozócsappantyú Típus 3335/3278 Pneumatikus szabályozócsappantyú Típus Bélelt szabályozócsappantyú Típus 3335

Áramlástan feladatgyűjtemény. 6. gyakorlat Bernoulli-egyenlet instacionárius esetben

A mikroskálájú modellek turbulencia peremfeltételeiről

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

Segédenergia nélküli hőmérséklet-szabályozók Hőmérséklet-szabályozó Típus 8 nyomáskiegyenlítés nélküli háromjáratú szeleppel Karimás csatlakozás

Folyamatirányítás. Számítási gyakorlatok. Gyakorlaton megoldandó feladatok. Készítette: Dr. Farkas Tivadar

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

Mérés szerepe a mérnöki tudományokban Mértékegységrendszerek. Dr. Berta Miklós Fizika és Kémia Tanszék Széchenyi István Egyetem

Szívókönyökök veszteségeinek és sebességprofiljainak vizsgálata CFD szimuláció segítségével

KTCM 512. Kombinált fogyasztói szabályozó és beszabályozó szelepek Nyomásfüggetlen in-line beszabályozó és szabályozó szelep folyamatos szabályozáshoz

HYDRUS ULTRAHANGOS VÍZMÉRŐ

VIDÉKFEJLESZTÉSI MINISZTÉRIUM. Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvű Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskola

Fluidizáció. Δp = v 0 2 ρ f ( L + 1,75] (1) ) (1 ε) [ 150(1 ε) Elméleti összefoglalás

mérlegegyenlet. ϕ - valamely SKALÁR additív (extenzív) mennyiség térfogati

Folyami hidrodinamikai modellezés

Nemzeti Akkreditáló Testület. RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAT /2013 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Statikus beszabályozó szelepek MSV-F2, PN 16/25, DN

10. Valóságos folyadékok áramlása

71. A lineáris és térfogati hőtágulási tényező közötti összefüggés:

HÍDTARTÓK ELLENÁLLÁSTÉNYEZŐJE

ÉPÜLETGÉPÉSZET ISMERETEK

TBV-CMP. Kombinált fogyasztói szabályozó és beszabályozó szelepek Nyomásfüggetlen szabályozó és beszabályozó szelep (PIBCV)

Térfogatáram mérési módszerek 1.: Mérőperem - Sebességeloszlás (Pr)

Átírás:

Áramlásmérés dióhéjban Kántor László 2015.11.24.

Áramlás, térfogat, térfogatáram Térfogat: A térfogat (régiesebben köbtartalom; jele: V) megadja, hogy egy adott test mekkora helyet foglal el a térben. A térfogat SI-alapegysége a köbméter. A térfogatot (különösen folyadéktároló vagy egyéb edények, tartályok térfogatát) általánosan űrtartalomnak nevezzük. Térfogat áram: a térfogat időderiváltja Tömeg:A tömeg a fizikai testek tulajdonsága, amely a bennük lévő anyag és energia mennyiségét méri. A tehetetlen tömeg a test tehetetlenségének mértéke: a rá ható erő mozgásállapot változtató hatásával szembeni ellenállás. A kis tehetetlen tömegű test sokkal gyorsabban változtatja mozgásállapotát, mint a nagy tehetetlen tömegű. Tömegáram: a tömeg időderiváltja 2

Mértékadó törvényszerűségek A folytonosság vagy kontinuitás tétele (az anyag megmaradását fejezi ki) Az Euler egyenlet (súrlódásmentes folyadék mozgásegyenlete, azaz az impulzus változás és a ható erők egyensúlyát írja le) A Bernoulli egyenlet (az Euler egyenlet két pont közötti, vonal menti integrálás eredménye nyomás-sebesség viszonyok) A Navier - Stokes egyenlet (a súrlódás hatását figyelembe vevő taggal kiegészített Euler egyenlet) Gáztörvények (általános gáztörvény, egyszerűsített gáztörvény) 3

Reynolds szám A lamináris-, átmeneti- és turbulens áramlás Re = ρ v d η 3/4 R Lamináris Turbulens Re = 1100000 Re = 3200000 Re < 5000 Re > 20000 Lamináris áramlás Másodfokú parabola Turbulens áramlás lapos sokadfokú parabola (kicsi örvények a teljes keresztmetszetben) Kb. ¾ R-nél van a jellemző sebességvektor ez független a Reynolds számtól! 4

Pontosság, ismétlőképesség Kiváló pontosság és ismétlőképesség Elfogadható pontosság és ismétlőképesség Kiváló ismétlőképesség Rossz pontosság Rossz pontosság és ismétlőképesség 5

Átfogás / Trundown ratio 6

Beépítési körülmények. Áramlást zavaró tényezők. 7

Csővezeték kiépítése, hatások a mérőeszközökre A térbeli kettős könyök hatása perdület Szinte minden áramlásmérő működésére hatással van! 8

Áramlási kép számítógépes Szűkítés (pl. mérőperem) hatása modellezése 4 D 20 D 9

Áramlási kép számítógépes modellezése 45 -os ív hatása 10

Mérőeszköz választás A mért anyag Csővezeték geometriája Nyomás: állandó (???), vagy változó Hőmérséklet A jellemző méréstartomány (min max) Nedves, szennyezett, korrózív, koptató,...? Felhasználás Szabályozás? Elszámolási mérés? Monitoring? Trend figyelés? Energia felhasználás optimalizálása?... 11

12

Vödör 13

Térfogatkiszorításos/PD mérő - Direkt térfogat mérés - Egy fordulat meghatározott térfogat átáramlása - Különböző geometriai kialakítások Előnyei - Segédenergia nélkül is mérhet - Pontos mérés Elszámolásra is alkalmas - Totalizált (összegzett mérés) megvalósítása egyszerű - Magas viszkozitású anagokhoz is alkalmas - Nem érzékeny a rendellenes áramlásokra Hátrányai: - Mechanikus, forgó alkatrészek (kopik) - Méret, hőmérséklet, közeg korlátok - Térfogat áram mérésre nem használatos - Szennyeződésre érzékeny - Egyirányú mérés Felhasználás - Benzinkút, kútoszlop - MOL Cotas közúti töltői 14

Turbina - Direkt térfogat mérés - Egy fordulat meghatározott térfogat átáramlása - Különböző geometriai kialakítások Előnyei - Pontos mérés Elszámolásra is alkalmas (meghatározott feltételekkel) - 1:20 átfogás maximum - Totalizált (összegzett mérés) megvalósítása egyszerű - Nagyobb térfogatáramokra - Jó tranziens viselkedés Felhasználás - Gázmérések - Távvezetéki kőolaj szállítás Hátrányai: - Mechanikus, forgó alkatrészek (kopik) - Hosszú megelőző és követő csőszakasz - Rendellenes áramlási képekre érzékeny - Szennyeződésre érzékeny (szűrő nyomásesés) 15

16

Előnyök, hátrányok, korlátok dp Előnyök: - Évszázados tapasztalat, szabványos (is) - Rendkívül széles, p, T tartomány - Széles csőátmérő tartomány - Könnyen választható méréshatár (β) - Nagyon sok közegre (gőz, víz, gáz) Hátrányok: - Bonyolult áramlási egyenlet, p, T korrekció flow computer - Gyökös karakterisztika gyorsan romló pontosság kis q V -nél - Low flow cut-off (mérés leállítása kis áramlási sebességnél) - Bonyolult gépészeti szerelés - Hosszú egyenes csőszakaszt igényel - Csak egyfázisú közegekhez alkalmazható - Kopás (mérőperem belépőélén) nehezen észlelhető Felhasználás: Gyakorlatilag mindenhol a finomítóban 18

Mérőperem áramlási kép 19

Gépészeti kialakítások Furatos sarokmegcsapolás Gyűrűkamrás, sarokmegcsapolás karima megcsapolás 20

Venturi Előnyök: - Évszázados tapasztalat, szabványos (is) - Első zárt csöves áramlásmérő - Kisebb nyomásesés (mint a mérőperem) - Nagyobb csőátmérőkhöz - Hátrányok: - Nagy beépítési hossz - Nagy csőátmérőknél beépítési problémák Felhasználás: Kemence égéslevegő mérés 21

22

Pitot cső / Anubar Statikus és dinamikus nyomás különbsége alapján mérnek Pitot cső egy pontban Annubar (averaging pitot) több pontban E: - Nagy csőátmérőkre is (12m) - nem kör keresztmetszetre is - kis nyomásesés - annubar: trozított áramlásra is H: - El tud dugulni - szennyeződés - A mérőperemnél rosszabb elérhető pontosság - A helyes pozicionálás fontos Felhasználás: nagy átm. csövek esetén Pl: FCC füstgáz (DN600), ip. víz 23

24

2015.12.02. 25 25

Reynolds szám jelentőssége Re=25 000 Re=10 000 Re=105 000 Legjobb mérési tulajdonságok teljesen kialakult turbulens áramlásnál Re number > 20000 Az átmeneti tartományban 4000 < Re < 20000 a mérők működnek, de nem teljesítik az elvárt pontosságot. Méretezésnél fontos olyan mérőt választani, ahol a Re > 20000 teljesül a teljes méréstartományban (turbulens áramlás) minden folyamatjellemző esetén. A viszkozitás és a csőátmérő növelése csökkenti a Re számot Az áramlási sebesség csökkenése szintén csökkenti a Re számot. A sűrűség növekedése növeli a Reynolds számot. 26

Vortex (örvényleválásos) mérő Előnyök: - Folyadékra, gőzre, gázra - Nagy átfogás, lineáris karakterisztika - Kedvező mérési bizonytalanság - Nem érzékeny kopásra, lerakódásra Hátrányok: - Jelentékeny megszólalási küszöb - Jelenleg (!) csak egy halmazállapotú anyag mérésére - Egyirányú mérés - Hosszú egyenes csőszakaszok - Nyomás- és hőmérsékletmérés + flow computer szükséges 27

Vortex a sűrűség és a sebesség jelentősége A jel erőssége függ a sűrűségtől és a sebességtől: nagyobb érték nagyobb energiájú jelet szolgáltat. A jelek érzékeléséhez szükséges egy minimális amplitudójú jel. A minimális áramlási sebességet az alábbiak szerint számíthatjuk: DN15 DN25 V min = 6 ρ > DN25 Pl: víz V 7 7 min = = = Pl: gáz V ρ 7 1000 7 min = = = ρ 5 0.22m / s 3.13m / s 28

Lebegőtstes - Rotaméter Lebegőtestes mérő Rotaméter Variable area meter Előnyök: Folyadékok, gázok, gőz Nem szükséges külső táplálás Egyszerű és olcsó helyi mérés Hátrányok: Nincs totalizált mennyiség Közeg specifikus kalibrálás szükséges Változó pontosság Felhasználás: Labor mérések, helyi mutatások 29

Indukciós Működési elv- Mágneses térben mozgó töltésekre erő hat 30 30

Indukciós Előnyök: o Elvileg független a nyomástól, hőmérséklettől és viszkozitástól o Szennyeződést tartalmazó folyadékokra is alkalmas o Akár DN3000-ig o Nincs benyúló elem, nincs mozgó alkatrész o Kis karbantartási igényű Hátrányok: o Csak vezető képes folyadékok mérésére o Kevésbé pontos mérés, vezető képesség romlásával csökken o Lerakódások a csőben rontják a mérés pontosságát Felhasználás: Víz mérések 31

2015.12.02. 32

Utrahangos transit time t 1 t 2 Az ultrahang hullám terjedési ideje alapján következtet a közeg sebességére Különböző kialakítások: Átmenő Visszaverődéses Karimás (flanged) Clamp-on t 1 t 2 33

Ultrahangos-Doppler f 1 f 2 34

Előnyök - Hátrányok Előnyök: - Egyszerű működés - Nem zavarja a nedvesség (biogáz!) - Metán tartalom meghatározás (biogáz!) - Széles méréstartomány - Alacsony áramlási sebességeknél is kielégítően pontos - Nincs nyomásesés (!) - Viszonylag rövid egyenes csőszakaszok Hátrányok: - Korlátozott D tartomány - Korlátozott nyomás- és hőmérséklet tartomány - Érzékeny az áramlási kép torzulásaira, tranziens jelenségekre 35

36

Nyílt csatornás mérők V bukógát Parshall csatorna 37

38

39

Coriolis Előnyök: - kiemelkedő pontosság! - q m, ρ, T (μ) mérés egyben - közvetlen (korrekciós számítás nélküli) tömegáram mérés - korrekciós számítás nélküli normál m 3 /h - széles q m, p, T tartomány - közeg változásaira nem érzékeny (akár gőz is!) - nem kell egyenes csőszakasz Hátrányok: - nyomásesés költség 40

Termikus Előnyök: - Egyszerű beépítés - q m mérés - Korrekciós számítás nélküli normál m 3 /h - Érzékeny alacsony áramlási sebességnél is - Kis nyomásesés - szögletes légcsatornákban is alkalmazható Hátrányok: - Rendkívül érzékeny a gázösszetétel változására - A kicsapódó nedvesség, szennyeződés durván meghamisítja a mérést - Csak bizonyos gázokhoz - Hosszú egyenes csőszakaszt igényel - Érzékeny a beépítésre (irány, benyúlás) Alkalmazás: áramlásmérőként rossz tapasztalatok Áramlás kapcsolóként megfelel 41

Mérőeszköz választás Gazdaságossági szempontok Igény A mérendő közeg sajátosságai Mérlegelés Környezeti hatások Áramlásmérő teljesítménye Beépítési lehetőségek Műszer választás 42

Megelőző- és követő zavartalan egyenes csőszakaszok 15 x DN 2 x DN a b 20 x DN 5 x DN a b 15 x DN 2 x DN a b 20 x DN 5 x DN a b 15 x DN 2 x DN a b 20 x DN 5 x DN a b 20 x DN 2 x DN a b 25 x DN 5 x DN a b 35 x DN 2 x DN a b 40 x DN 5 x DN a b 50 x DN 2 x DN a b 50 x DN 5 x DN a b 43

Összefoglalás A jó áramlásméréshez ismernünk kell: - A mérés célját - A méréstől elvárt követelményeket - Az anyagi lehetőségeket - A mérendő anyag tulajdonságait - A pontos technológiai paramétereket - A telepítési lehetőségeket Ezeknek megfelelően: - Jól kell mérőeszközt, mérőeszközöket választani - Jól kell méretezni - Jól kell beépíteni - Jól kell üzembe helyezni És végül: Jól kell üzemeltetni, karbantartani. 44

Kérdések? 2015.12.02. 45

Köszönöm a figyelmet! 2015.12.02. 46

Zavaró elemek utáni áramlási képek 90 -os ív Könyök Kettős ív Szabályozó szelep

Zavaró elemek utáni áramlási képek Spirálvarrott cső Turbina Becsatlakozó áramlás Kettős ív, pillangószeleppel Le sem tudjuk rajzolni A térbeli kettős könyök rendkívüli zavarást okoz (perdület!)

Zavaró elemek utáni áramlási képek Hirtelen szűkítés Tágulat váltakozó örvények Ideális csőtágulat: < 8 Szűkítés > 8 Másodlagos áramlás

Mérőperem átfolyási egyenlet 6 2 8 10 0.5961 0.0261 0.216 0.000521 β = + β β + Re xxx 10 L 7 19000 1 L β 1 0.043 0.08 0.123 + + e e 1 0.11 Re xxx Qm ( ) 4 1.1 2 L 2 L2 1.3 0.031 0.8 β + X β 2 1 β 1 β 0.7 19000 β 0.0188 0.0063 Re + + xxx 4 β 1 β 0,011(0,75 β ) 2,8 0,0254 2 D 0.8 0.8 β 3.5 10 Re 6 xxx 0.3 1 1/ κ pr nom p 4 8 _ r _ max π ( ) ( D β ) 0,351+ 0,256β + 0,93β 1 p r _ nom X β1 4 2 4 1 β 2 p r _ max ρ nom Átfolyási tényező C Expanziós szám ε Szűkítőelem átömlési felülete Belépési sebességtényező E Q V/m =c Q d π 4 2 m = C ε 4 2 p r _ max 1 1 β ρ nom

Mérőperem nyomáselvételi helyek Teljes cső megcsapolás (nem használatos) Vena Contracta D-D/2 megcsapolás Karimamegcsapolás Sarokmegcsapolás 1 1 1 D D/2 Áramlás 2 1/2 D ß -tól függ 8 D

Vortex a Reynolds szám jelentősége Legjobb mérési tulajdonságok teljesen kialakult turbulens áramlásnál Re number > 20000 Az átmeneti tartományban 4000 < Re < 20000 a mérők működnek, de nem teljesítik az elvárt pontosságot. Méretezésnél fontos olyan mérőt választani, ahol a Re > 20000 teljesül a teljes méréstartományban (turbulens áramlás) minden folyamatjellemző esetén. A viszkozitás és a csőátmérő növelése csökkenti a Re számot Az áramlási sebesség csökkenése szintén csökkenti a Re számot. A sűrűség növekedése növeli a Reynolds Pl: számot. Re = 4 Q m π [ 3/ s] ρ[ kg / m3] D[ m] µ [ Pa s] Térfogatáram (Q)= 1 m 3 /s (1000 l/s) Sűrűség (ρ) = 7,62 kg/m 3 Csőátmérő (D) = 0,1 m (DN100) Viszkozitás (µ) = 0.025 Pa s Re szám = kb. 4000