Requisiti di portata per misuratori di portata ultrasonici, di massa, vortex, magnetici e a pressione differenziale E+H

I requisiti dei misuratori di portata per tubazioni (inclusi i tipi ultrasonici, di massa Coriolis, a vortice, magnetici e a pressione differenziale) per le condizioni di flusso dei fluidi (flusso laminare/turbolento) sono completamente determinati dai loro principi di misurazione. La differenza fondamentale risiede nel fatto che si basino su disturbi stabili formati dal flusso turbolento o richiedano solo una distribuzione uniforme della velocità del flusso. Ogni tipo di misuratore di portata è spiegato separatamente di seguito:

Devono operare in condizioni di flusso turbolento. La misurazione si basa sull'effetto scia di Von Kármán: quando il fluido passa attraverso uno spoiler di vortici, si formano vortici regolari a valle, e la frequenza dei vortici è proporzionale alla velocità del flusso. Segnali di vortice stabili e identificabili possono essere generati solo in condizioni di flusso completamente sviluppato e turbolento (numero di Reynolds Re tipicamente nell'intervallo da 10⁴ a 10⁶).

In condizioni di flusso laminare o di transizione, i vortici diventano disordinati, i segnali di frequenza sono distorti e l'accuratezza della misurazione degrada significativamente. Nelle applicazioni ingegneristiche, devono essere garantite sezioni di tubo rettilinee sufficienti: 10D–40D a monte e 5D a valle per eliminare i disturbi e mantenere un campo di flusso uniforme.

Adatti sia per flusso laminare che turbolento; nessun limite rigoroso sul regime di flusso. Basati sulla legge dell'induzione elettromagnetica: un fluido conduttivo che taglia un campo magnetico genera una forza elettromotrice indotta, la cui magnitudo è proporzionale alla velocità media del flusso in sezione trasversale. Il misuratore di portata integra accuratamente per ottenere la velocità media del flusso indipendentemente dal flusso laminare (distribuzione parabolica della velocità) o turbolento (distribuzione più uniforme della velocità), ed è insensibile al regime di flusso.

Evitare solo tubi vuoti, grandi quantità di bolle o particelle solide ad alta concentrazione (per prevenire l'abrasione degli elettrodi). I requisiti di tubo rettilineo sono bassi, generalmente 5D a monte e 2D a valle.

Completamente indipendenti dal regime di flusso; flusso laminare, turbolento e di transizione sono tutti applicabili. Utilizzando l'effetto della forza di Coriolis, la portata massica viene misurata direttamente rilevando le variazioni della forza inerziale del fluido all'interno di tubi di misurazione vibranti, indipendentemente dalla distribuzione della velocità o dal regime di flusso.

L'elevata accuratezza viene mantenuta anche per il flusso laminare di fluidi ad alta viscosità o condizioni di flusso complesse con inclusioni gassose o solide, purché i tubi di misurazione siano pieni. Non ci sono quasi requisiti di tubo rettilineo, e il misuratore è insensibile ai disturbi causati da raccordi a monte.

I requisiti del regime di flusso variano in base al principio di misurazione:

• Metodo del tempo di transito (principalmente per grandi diametri di tubo, fluidi puliti) Adatto sia per flusso laminare che turbolento. La velocità del flusso viene calcolata misurando la differenza nel tempo di transito ultrasonico nelle direzioni di flusso in avanti e indietro, riflettendo la velocità media del flusso con bassi requisiti di tubo rettilineo.
• Metodo Doppler (principalmente per fluidi contenenti particelle/bolle) Più adatto per regimi di flusso turbolenti o moderatamente disturbati. Si basa sulle particelle/bolle nel fluido per riflettere i segnali ultrasonici. In condizioni di flusso laminare, la distribuzione non uniforme delle particelle tende a indebolire i segnali e a ridurre l'accuratezza.

Il PMD75 di E+H è utilizzato principalmente per la misurazione del livello, del volume o della massa dei liquidi, il monitoraggio della pressione differenziale e la misurazione della portata (volumetrica o massica) di gas, vapore e liquidi. La misurazione della portata richiede dispositivi ausiliari come diaframmi e tubi di Pitot.

È obbligatorio un flusso turbolento completamente sviluppato

. Viene generata una differenza di pressione tramite un dispositivo di strozzamento, e la differenza di pressione è proporzionale al quadrato della portata. Deve essere raggiunto un flusso completamente turbolento al di sopra del numero di Reynolds critico (ad esempio, Re > 10⁵ per diaframmi standard); altrimenti, gli errori non lineari nella relazione tra differenza di pressione e portata aumenteranno bruscamente.È richiesta un'uniformità estremamente elevata della velocità del flusso, con sezioni di tubo rettilinee a monte di 5D–40D