تجهیزصنعت تامین و تجهیز صنایع
عدد رینولدز نسبت نیروهای اینرسی به نیروهای ویسکوزی را نشان می‌دهد. در عمل، عدد رینولدز برای پیشبینی اینکه جریان سیال آرام (Laminar) یا آشفته (Turbulence) خواهد بود مورد استفاده میباشد.
عدد رینولدز در انتخاب دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان و عملکرد آنها انتخابی بسیار مهم میباشد. به عنوان مثال دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان ورتکس (فلومتر گردابی) در عددهای رینولدز پایین، عملکرد مناسبی ندارند یا عملکرد ضعیفی خواهند داشت. اگر عدد رینولدز کمتر از 5000 باشد، دستگاه ورتکس گزینه مناسبی نیست، و در بازه های بین 5000 و 10000 با استفاده از یک اصلاح جزئی میتوان نتیجه اندازه‌گیری را بهبود بخشید. برای اکثر تکنیک‌های اندازه‌گیری، نگاه کردن به شماره رینولدز مورد نیاز است.
فرمول عدد رینولدز
عدد رینولدز با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود:
Re = ρ . v. D / µ
در این فرمول:
ρ = چگالی (واحد کیلوگرم بر متر مکعب)
v = سرعت (واحد متر بر ثانیه)
D = قطر داخلی لوله (واحد متر)
µ = ویسکوزیته پویا (واحد کیلوگرم بر ثانیه بر متر)
این بدان معناست که عدد رینولدز یک عدد بدون بعد است که برای توصیف رفتار جریان سیال در یک لوله استفاده می‌شود. اگر عدد رینولدز کمتر از 2300 باشد، جریان به صورت آرام یا لامینار و اگر این عدد بزرگتر از 4000 باشد، جریان توربولانسی یا آشفته را نشان می‌دهد.
در شکل زیر پروفایل جریان در شرایط آرام یا لمینار و آشفته یا توربولانس را مشاهده میکنید..
پروفایل جریان آرام (Laminar Flow)
جریان لامینار یک پروفایل جریان میباشد که در آن ذرات سیال به صورت لایه‌های صاف و موازی حرکت می‌کنند. (محدوده جریان آرام بیشتر از عدد رینولدز 2300 )
این حرکت منظم به خوبی انتقال مواد درون سیال را فراهم می‌کند و اتلاف انرژی سیال را کاهش می‌دهد. در جریان لامینار، سرعت مایع نسبتاً ثابت می‌ماند.
این ویژگی توزیع جریان را به خوبی تعریف می‌کند و باعث می‌شود اندازه‌گیری جریان دقیق و پایدار باشد. جریان لامینار معمولاً در سرعت‌های پایین و در شرایطی که جریان بدون مانع باشد مشاهده می‌شود. به عبارت دیگر، وقتی در مسیر جریان تعداد زیادی مانع مانند شیرها، آداپتورها یا اتصالات وجود نداشته باشد.
وجود جریان لامینار که بر اساس عد رینولدز مشخص میشوددر برخی از کاربردها بسیار اهمیت دارد. به عنوان مثال، در دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان، جریان لامینار تشخیص و اندازه‌گیری دقیقتر جریان را تضمین می‌کند و باعث کاهش خطای اندازه‌گیری می‌شود. همچنین، در فرآیندهای مختلفی مانند مخلوط کردن، واکنش‌های شیمیایی، انتقال حرارت و سایر فرآیندهای صنعتی، جریان لامینار برای تضمین یکنواختی و کنترل دقیق فرآیند بسیار مهم است.
پروفایل جریان آشفته (Turbulence Flow)
جریان آشفته در شرایطی رخ می‌دهد که نظم پروفایل جریان سیال به هم می‌خورد و این امر به طور معمول توسط موانعی مانند شیرها یا تبدیل ها در کنار سرعت بالای جریان سیال ایجاد خواهد شد. این پدیده که به عنوان “اثر توربولانس” شناخته می‌شود، منجر به ایجاد الگوهای جریان غیرخطی و آشفته می‌شود. (محدوده توربولانس بیشتر از عدد رینولدز 4000)
همانطور که بالاتر نیز اشاره کردیم، جریان توربولانسی یا آشفته می‌تواند دقت اندازه‌گیری جریان را تحت تأثیر قرار دهد. به همین دلیل باید از ورود جریان آشفته به ابزار اندازه‌گیری جریان جلوگیری کرد.
با این حال، خود ابزار استفاده شده به عنوان یک کنترل کننده جریان، با وجود یک شیر در پشت ابزار، می‌تواند باعث بروز جریان آشفته شود. البته لازم به ذکر است که همه انواع ابزارهای اندازه‌گیری جریان تحت تاثیر این امر نمیباشند. به عنوان مثال ابزارهای اندازه‌گیری جریان بر اساس اصل کوریولیس (فلومترهای جرمی کوریولیس)، یا فلومترهای اولتراسونیک یا ابزارهایی که جریان را “درون خط” اندازه‌گیری می‌کنند تحت تأثیر جریان آشفته قرار نمی‌گیرند.
پروفایل جریان گذرا (Transition Flow)
جریان گذرا در سیال ترکیبی از جریان آرام و جریان توربولانسی است، که در آن جریان توربولانس در مرکز لوله و جریان لامینار در نزدیکی لبه‌ها رخ می‌دهد. (محدوده جریان گذرا در سیال عددهای رینولدز بین 2300 تا 4000 میباشد.)
راهکار های کاهش اثرات مخرب جریان آشفته
برای کاهش اثرات مخرب جریان توبولانس، می‌توانید از سه راهکار زیر استفاده کنید:
1) بهینه‌سازی هندسه فرآیند:
برای بهبود هندسه فرآیند باید از محدودیت‌های غیرضروری مانند شیرآلات، تبدیل ها و اتصالات زاویه دار (زانویی) در مسیر جریان فرآیند خود خودداری کنید. این عناصر ممکن است باعث ایجاد جریان آشفته شوند. اگر استفاده از این عناصر ضروری است، در نظر بگیرید که بین این اجزا و فلومتر یک فیلتر آشفتگی قرار بگیرد.
2) محدود کردن سرعت جریان:
طول لوله مناسب را حفظ کنید تا سرعت جریان را محدود کنید. هدف از این کار، داشتن طول لوله حداقل ۱۰ برابر قطر لوله در ورودی سنسور و ۴ برابر قطر لوله در خروجی (برای فلومترها) است. استفاده از طول لوله صحیح به تبدیل جریان آشفته به جریان لامینار کمک می‌کند.
3) استفاده از فیلترهای آشفتگی:
فیلترهای آشفتگی به هموار کردن جریان کمک کرده و جریان آشفته را قبل از رسیدن به سنسور به جریان آرام تبدیل می‌کنند. برخی از فلومترها با فیلترهای آشفتگی (صافی) یکپارچه تجهیز شده‌اند که راه حلی موثر برای مقابله با اثرات آشفتگی ارائه می‌دهند.
مزایای جریان آرام
وجود جریان آرام در فرآیندهای صنعتی بنا به دلایل زیر مطلوب میباشد:
دقت بالا:
جریان لامینار ایجاد شده با توجه به عدد رینولدز باعث می‌شود اندازه‌گیری جریان به طور پایدار و قابل اعتماد باشد. این امر منجر به دقت بالاتر در اندازه‌گیری می‌شود.
کاهش حداقل فشار:
الگوی جریان آرام سیال باعث کاهش حداقل فشار در فلومترها می‌شود. این موضوع مصرف انرژی را کاهش می‌دهد و عملکرد سیستم را بهینه می‌کند.
مناسب برای نرخهای جریان پایین:
جریان لامینار به ویژه در کاربردهای نرخ جریان کم مطلوب میباشد. بخصوص در جاهایی که حفظ دقت در شرایط توربولانس ممکن است چالش برانگیز باشد.
نتیجه گیری
عدد رینولدز (Reynolds number) یک پارامتر بسیار مهم میباشد که تأثیر زیادی بر اندازه‌گیری فلو یا جریان دارد. عدد رینولدز به ارتباط بین نیروی اینرسی (نیروی ناشی از جرم) و نیروی لغزشی (نیروی ناشی از ویسکوزیته) در جریان اشاره دارد.
تأثیر عدد رینولدز در اندازه‌گیری فلو به شیوه جریان را نشان می‌دهد. در جریان‌های آرام با عدد رینولدز کم، جریان تقریباً پایدار است و اندازه‌گیری فلو با دقت بالا انجام می‌شود. اما در جریان‌های آشفته با عدد رینولدز بالا، جریان ناپایدار و پیچیده است و اندازه‌گیری فلو به دقت کمتری انجام می‌شود. در این حالت، نیروهای اضافی ناشی از آشفتگی می‌توانند تأثیری بر اندازه‌گیری داشته باشند و نتایج نامناسبی به همراه داشته باشند.
بنابراین، در اندازه‌گیری فلو، مهم است که عدد رینولدز را در نظر بگیرید و از فلومترها و روش‌های مناسب برای شرایط جریان خود استفاده کنید تا دقت بالا و نتایج قابل اعتماد را به دست آورید.
برای اطلاعات دقیقتر درباره قیمت فلومترها، بهتر است با تأمین کنندگان معتبر تجهیزات ابزار دقیق و شرکت‌های فروش مختصص تماس بگیرید. شرکت تجهیز صنعت تامین کننده و وارد کننده ی انواع تجهیزات ابزار دقیق و شیر آلات پایپینگی می باشد.
انواع فلومترها از برند های معتبر درفروشگاه این شرکت موجود می باشد. جهت خرید و فروش فلومتر، استعلام قیمت و مشاوره فنی می توانید با کارشناسان فنی و فروش درتماس باشید تا بتوانید با کسب اطلاعات بیشتر بهترین تجهیز را متناسب با کاربردهایتان تهیه کنید.
