I/E/Të/TëNumri i Reynolds (Re)është një nga parametrat më të rëndësishëm pa dimensione në mekanikën e fluideve. Ndihmon në përshkrimin e marrëdhënies midisforcat inerciale dhe forcat viskozenë një lëng që rrjedh dhe përdoret zakonisht për të përcaktuar nëse rrjedha ështëlaminare, kalimtare ose turbulente.

Për matjen tejzanore të rrjedhës, numri i Reynolds është i rëndësishëm sepse regjimi i rrjedhës ndikon drejtpërdrejt nëprofili i shpejtësisë brenda tubitMeqenëse një matës rrjedhjeje tejzanor mat shpejtësinë e lëngut përgjatë një shtegu akustik dhe përdor atë informacion për të përcaktuar shpejtësinë mesatare të rrjedhjes, ndryshimet në profilin e shpejtësisë mund të ndikojnë në saktësinë e matjes.

1. Çfarë është numri i Reynolds?

Për rrjedhjen brenda një tubi, numri i Reynolds mund të shprehet si:

Re = ρVD / μ

ose:

Re = VD / ν

ku:

• Re= Numri i Reynolds
• ρ= dendësia e lëngut
• V= shpejtësia mesatare e rrjedhjes
• D= diametri i brendshëm i tubit
• μ= viskozitet dinamik
• ν= viskoziteti kinematik

Numri i Reynolds është pa dimension.

Në përgjithësi, për rrjedhën në një tub rrethor:

• Re < afërsisht 2,300→ Rrjedhje laminare
• Re ≈ 2,300–4,000→ Rrjedha kalimtare
• Re > afërsisht 4,000→ Rrjedhë turbulente

Këto vlera janë udhëzime të përgjithshme dhe jo kufij absolutë, sepse kushtet aktuale të rrjedhjes mund të ndryshojnë në varësi të gjeometrisë dhe çrregullimeve të tubave.

2. Cili është ndryshimi midis rrjedhës laminare dhe asaj turbulente?

Dallimi kryesor është mënyra se si shpërndahet shpejtësia nëpër tub.

Rrjedha Laminare

Në rrjedhën laminare, lëngu lëviz në shtresa relativisht të rregullta.

Profili i shpejtësisë është zakonisht më i theksuar, me:

• Shpejtësi më e ulët pranë murit të tubit
• Shpejtësi më e lartë drejt qendrës
• Një profil shpejtësie parabolike relativisht i parashikueshëm

Një përfaqësim i thjeshtuar është:

Mur → Shpejtësi e Ulët → Shpejtësi e Lartë → Shpejtësi e Ulët → Mur

Rrjedhë e turbullt

Në rrjedhën turbulente, lëvizja e lëngut është shumë më e parregullt.

Luhatjet në shkallë të vogël dhe përzierja bëjnë që profili i shpejtësisë të bëhet më i sheshtë në krahasim me rrjedhën laminare.

Kjo do të thotë që shpërndarja e shpejtësisë nëpër tub ndryshon ndjeshëm me numrin Reynolds.

3. Pse ka rëndësi kjo për një matës rrjedhjeje tejzanor?

Një matës rrjedhjeje tejzanor nuk mat drejtpërdrejt vëllimin total të lëngut që kalon nëpër tub.

Në vend të kësaj, ajo matshpejtësia e lëngutdhe pastaj llogarit shpejtësinë e rrjedhjes vëllimore.

Në formë të thjeshtuar:

Q = V × A

ku:

• Q= shpejtësia e rrjedhjes vëllimore
• V= shpejtësia mesatare e rrjedhjes
• A= sipërfaqja e prerjes tërthore të tubit

Sfida është se shpejtësia e matur përgjatë një shtegu akustik tejzanor mund të mos jetë saktësisht e barabartë me shpejtësinë mesatare në të gjithë tubin.

Prandaj, instrumenti duhet të marrë parasysh marrëdhënien midis shpejtësisë akustike të matur dhe shpejtësisë mesatare aktuale të rrjedhjes.

Kjo marrëdhënie ndikohet fuqimisht nga profili i shpejtësisë.

4. Si e ndryshon numri i Reynolds profilin e shpejtësisë?

Shqyrtoni dy raste.

Numri i ulët i Reynolds

Në Re të ulët, rrjedha mund të jetë laminare.

Profili i shpejtësisë është fort i lakuar:

Shpejtësia e qendrës > Shpejtësia mesatare > Shpejtësia afër murit

Nëse rruga akustike tejzanor kalon nëpër një rajon të caktuar të tubit, shpejtësia e matur mund të ndryshojë ndjeshëm nga shpejtësia mesatare e prerjes tërthore.

Numri i Lartë i Reynolds

Në Re më të lartë, rrjedha bëhet turbulente.

Përzierja tenton të prodhojë një profil shpejtësie më të sheshtë, megjithëse shpejtësia ende ulet drejt murit të tubit.

Prandaj, shpejtësia e shtegut akustik mund të ketë një marrëdhënie të ndryshme me shpejtësinë mesatare të tubit.

Kjo është një arsye pse një matës rrjedhjeje tejzanor nuk mund të supozojë thjesht se një vlerë e matur e shpejtësisë korrespondon gjithmonë me të njëjtën shpejtësi mesatare të rrjedhjes.

5. Matësit ultrasonikë të rrjedhës me numër Reynolds dhe kohë kalimi

Për një matës rrjedhjeje tejzanor të kohës së tranzitit, instrumenti mat ndryshimin midis kohërave të tranzitit tejzanor në rrjedhën e sipërme dhe të poshtme.

Marrëdhënia themelore mund të thjeshtohet si më poshtë:

Shpejtësia e rrjedhjes ∝ Diferenca e kohës së tranzitit

Shpejtësia e matur shoqërohet me komponentin e shpejtësisë përgjatë shtegut akustik tejzanor.

Megjithatë, shkalla aktuale e rrjedhjes vëllimore varet ngashpejtësia mesatare në të gjithë seksionin tërthor të tubit.

Prandaj, instrumenti duhet të lidhë shpejtësinë akustike të matur me shpejtësinë mesatare të rrjedhjes.

Kjo marrëdhënie mund të ndikohet nga:

• Numri i Reynolds
• Vendndodhja e shtegut akustik
• Numri i shtigjeve akustike
• Profili i rrjedhës
• Diametri i tubit
• Çrregullime të rrjedhjes

6. Pse është efekti më i rëndësishëm në shpejtësi të ulëta rrjedhjeje?

Që nga:

Re = ρVD / μ

Kur shpejtësia e rrjedhjes zvogëlohet, edhe numri i Reynolds zvogëlohet.

Për shembull, një sistem që vepron me një shpejtësi të lartë rrjedhjeje mund të ketë zhvilluar plotësisht rrjedhë turbulente, ndërsa i njëjti sistem që vepron me një shpejtësi shumë të ulët rrjedhjeje mund t'i afrohet regjimit kalimtar ose laminar.

Prandaj, profili i shpejtësisë mund të ndryshojë ndjeshëm me ndryshimin e shpejtësisë së rrjedhjes.

Kjo do të thotë që marrëdhënia midis:

Shpejtësia e shtegut akustik

dhe

Shpejtësia mesatare e tubit

mund të ndryshojë gjithashtu.

Për disa matës rrjedhjeje tejzanor, kjo mund të bëhet një konsideratë e rëndësishme kur maten shpejtësi rrjedhjeje shumë të ulëta ose lëngje shumë viskoze.

7. Pse ka rëndësi viskoziteti i lëngjeve?

Numri i Reynolds është në përpjesëtim të zhdrejtë me viskozitetin:

Re = ρVD / μ

Nëse viskoziteti rritet, numri i Reynolds zvogëlohet për të njëjtin diametër të tubit, dendësi dhe shpejtësi rrjedhjeje.

Për shembull, merrni parasysh dy lëngje që rrjedhin me të njëjtën shpejtësi nëpër të njëjtin tub:

Ujë → Viskozitet i ulët → Re më i lartë

Vaj i rëndë → Viskozitet i lartë → Re më i ulët

Vaji i rëndë mund të ketë një profil shpejtësie shumë më të theksuar për shkak të viskozitetit të tij më të lartë.

Prandaj, i njëjti matës rrjedhjeje tejzanor mund të sillet ndryshe kur mat lëngje të ndryshme, edhe nëse diametri i tubit dhe shpejtësia e rrjedhjes janë të ngjashme.

8. Pse gjatësia e tubit të drejtë lidhet me numrin e Reynolds?

Numri i Reynolds ndihmon gjithashtu të shpjegojë pse është e rëndësishme gjatësia e mjaftueshme e tubit të drejtë.

Pas një bërryli, valvule, reduktori ose montimi tjetër, profili i rrjedhjes mund të shqetësohet.

Rrjedha ka nevojë për distancë të mjaftueshme për t'u zhvilluar drejt një profili më të qëndrueshëm.

Procesi i zhvillimit varet nga faktorë të tillë si:

• Numri i Reynolds
• Diametri i tubit
• Vrazhdësia e tubit
• Lloji i shqetësimit
• Shpejtësia e rrjedhjes

Nëse matësi tejzanor i rrjedhës instalohet shumë afër një shqetësimi në rrjedhën e sipërme, shpejtësia akustike e matur mund të ndikohet fuqishëm nga një profil shpejtësie asimetrike ose vorbulluese.

Kjo mund të sjellë gabime në matje.

Kjo është arsyeja pse një udhëzues tipik instalimi për një matës rrjedhjeje tejzanor mund të rekomandojë:

Tubacion i drejtë në rrjedhën e sipërme ≥ 10D

Tubacion i drejtë poshtë rrjedhës ≥ 5D

kuD është diametri i brendshëm i tubit.

9. A do të thotë gjithmonë një numër më i lartë i Reynolds-it saktësi më e mirë?

Jo domosdoshmërisht.

Një numër më i lartë i Reynolds në përgjithësi tregon një rrjedhë më turbulente, por saktësia e matjes varet nga shumë faktorë të tjerë.

Këto përfshijnë:

• Profili i rrjedhës
• Instalimi i transduktorit
• Gjendja e tubit
• Gjatësia e tubit të drejtë
• Cilësia e sinjalit
• Konfigurimi i shtegut akustik
• Vetitë e lëngjeve
• Kalibrimi i matësit

Prandaj, numri i Reynolds duhet të konsiderohet si një numër i rëndësishëm.parametri i gjendjes së rrjedhjes, në vend të një treguesi të drejtpërdrejtë të saktësisë së matësit të rrjedhës.

10. Pse matësit tejzanorë të rrjedhjes me shumë shtigje janë më pak të ndjeshëm ndaj profilit të rrjedhjes?

Ky është një nga avantazhet e rëndësishme të matjes tejzanor të rrjedhës me shumë shtigje.

Një shteg i vetëm akustik merr mostra të shpejtësisë përgjatë një rajoni të kufizuar të tubit.

Një matës rrjedhjeje me shumë shtigje përdor disa shtigje akustike në pozicione të ndryshme.

Konceptualisht:

Shteg i vetëm

→ Mat shpejtësinë përgjatë një shtegu akustik

Shumë-Rrugë

→ Marrin mostra nga rajone të shumëfishta të tubit

Instrumenti mund t’i përdorë këto matje për të marrë një përfaqësim më të mirë të shpërndarjes së përgjithshme të shpejtësisë.

Prandaj, matësit tejzanorë të rrjedhës me shumë shtigje shpesh preferohen për aplikime ku:

• Profili i rrjedhës është kompleks
• Kërkohet saktësi e lartë
• Diametri i tubit është i madh
• Çrregullimet e rrjedhjes janë të vështira për t'u shmangur

Numri i Reynolds ndikon në matjen e rrjedhës me ultratinguj sepse ndikon nëregjimi i rrjedhjes dhe profili i shpejtësisë brenda tubit.

Marrëdhënia themelore është:

Re = ρVD / μ

Ndërsa numri i Reynolds ndryshon, rrjedha mund të kalojë midis regjimeve laminare, kalimtare dhe turbulente. Kjo ndryshon shpërndarjen e shpejtësisë nëpër tub dhe për këtë arsye ndikon në marrëdhënien midis shpejtësisë së matur përgjatë shtegut akustik tejzanor dhe shpejtësisë mesatare aktuale të rrjedhjes.

Për matjen praktike të rrjedhës me ultratinguj, numri i Reynolds duhet të merret në konsideratë së bashku me:

Shpejtësia e rrjedhjes + Viskoziteti i lëngut + Diametri i tubit + Profili i rrjedhjes + Gjatësia e tubit të drejtë + Konfigurimi i shtegut akustik

Të kuptuarit e numrit Reynolds i ndihmon inxhinierët të vlerësojnë më mirëkushtet e rrjedhjes, instalimi i sensorit, pasiguria e matjes dhe përshtatshmëria e një matësi rrjedhjeje tejzanor për një aplikim të veçantë.