Descripción general del medidor de flujo de gas tipo Vortex
El caudalímetro de vórtice es un instrumento de medición de flujo oscilante de fluidos desarrollado según el principio de la "calle de vórtices de Kaman". Este fenómeno se produce cuando una o más superficies aguas arriba forman una columna roma en el gas que fluye, este se separa alternativamente a ambos lados de la columna y libera dos columnas regulares. Ya en el siglo XIX, los físicos Strouhal y von Karman realizaron una fructífera investigación sobre el fenómeno de la calle de vórtices. Sus resultados demuestran que la frecuencia de separación de vórtices está intrínsecamente relacionada con la velocidad del flujo del medio, la geometría y el tamaño del generador de vórtices; es decir, la frecuencia de separación de vórtices es proporcional a la velocidad del flujo e inversamente proporcional al ancho del cilindro.
El principio de la calle de vórtices de Karman inspiró a la gente a aplicarlo para desarrollar instrumentos que midieran la velocidad y el caudal de los gases. En la década de 1970, Yokogawa Electric Corporation de Japón y East Company de Estados Unidos desarrollaron, respectivamente, el primer caudalímetro de vórtice del mundo.
El medidor de flujo de gas de tipo desprendimiento de vórtice tiene alta precisión, estructura simple, instalación conveniente, buena confiabilidad, señal de frecuencia de pulso de salida proporcional al valor de medición de flujo de gas, sin deriva de cero, medición conveniente de acumulación de flujo, pequeña pérdida de presión (en comparación con el flujo de estrangulamiento). Una serie de ventajas como los medidores de flujo) se han utilizado y desarrollado ampliamente tan pronto como aparecieron. A pesar de su corta historia, se ha desarrollado rápidamente. Se ha convertido en uno de los principales instrumentos de medición de flujo de gas en solo unas décadas, y es ampliamente utilizado en la medición de varios flujos de gas, vapor y líquido. El medidor de flujo de gas electrónico de desprendimiento de vórtice no solo tiene una pantalla para mostrar el flujo instantáneo de gas o vapor y la cantidad total de gas, sino que también puede emitir pulso, frecuencia o corriente (4-20 mA) para control remoto, etc. Los instrumentos de flujo electrónicos modernos también tienen protocolo HART y protocolo MODBUS RTU para varios controles de proceso y comunicación.
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Los medidores de flujo de vórtice de gas pueden medir gases:
El caudalímetro de gas tipo vórtice puede medir aire, aire comprimido y gas natural, nitrógeno, oxígeno, biogás, gas de carbón, vapor, entre otros. El caudalímetro de gas tipo vórtice puede incorporar un sensor de temperatura, un sensor de presión y un totalizador de caudal para medir la temperatura y la presión del gas. Además, cuenta con un computador de flujo para calcular el caudal volumétrico del gas en condiciones estándar o el caudal másico del vapor.
¿Cómo mide un medidor de vórtice el flujo de gas?
Como se mencionó anteriormente, al insertar un objeto columnar con una sección transversal roma en el fluido, se generan dos columnas de vórtices alternados a ambos lados del objeto. Este fenómeno se denomina "Calle de Vórtices de Kaman", como se muestra en la figura.
Los estudios han demostrado que la frecuencia de separación de vórtices es proporcional al caudal del gas e inversamente proporcional al ancho del cilindro, lo que se puede expresar mediante la siguiente fórmula
f=Sr×u/d
dónde:
f es la frecuencia de separación de vórtices;
Coeficiente Sr (número de Strouhal);
v—velocidad del fluido;
d—el ancho del flujo de aire en la cabeza del cilindro.
De la fórmula anterior se puede ver que la velocidad del fluido y el flujo instantáneo se pueden medir midiendo la frecuencia del vórtice.
La estructura del medidor de caudal de gas tipo vórtice
El caudalímetro de vórtice generalmente consta de dos partes: sensor y convertidor, como se muestra en la figura. El sensor incluye un generador de vórtice, un sensor de caudal, una pantalla digital, una carcasa, etc.; el convertidor incluye un convertidor de señal, un amplificador de señal, un terminal de conexión, un soporte y una cubierta protectora, etc.
El medidor de flujo de gas tipo vórtice se puede fabricar desde 1/2” hasta 12 pulgadas, el tipo de sensor de solicitud normal incluye 1 pulgada, DN25, DN50, diámetro 80 mm, DN100, 4 PULGADAS, 6”, 8, 10 pulgadas, DN250 mm, etc.
La conexión al proceso puede ser de tipo oblea, de tipo tornillo, de tipo brida en línea o de tipo medidor de flujo de vórtice de inserción.
