Visão geral do medidor de vazão de gás tipo Vortex
O medidor de vazão de vórtice é um instrumento de medição de vazão oscilante de fluidos desenvolvido de acordo com o princípio da "rua de vórtice de Kaman". O fenômeno denominado "rua de vórtice de Kamen" ocorre da seguinte forma: quando uma (ou mais) superfície a montante é uma coluna escarpada no gás em fluxo, o gás se separa alternadamente em ambos os lados da coluna, liberando duas colunas regulares. Já no século XIX, os físicos Strouhal e von Karman realizaram pesquisas frutíferas sobre o fenômeno da rua de vórtice. Os resultados de suas pesquisas mostram que a frequência de separação de vórtices está intrinsecamente relacionada à velocidade do fluxo do meio, à geometria e ao tamanho do gerador de vórtices, ou seja, a frequência de separação de vórtices é proporcional à velocidade do fluxo e inversamente proporcional à largura do cilindro.
O princípio da rua vórtice de Karman inspirou pessoas a aplicá-lo no desenvolvimento de instrumentos para medir a velocidade e a vazão de gases. Na década de 1970, a Yokogawa Electric Corporation do Japão e a East Company dos Estados Unidos desenvolveram, respectivamente, o primeiro medidor de vazão vórtice do mundo.
O medidor de vazão de gás tipo vórtice possui alta precisão, estrutura simples, instalação conveniente, boa confiabilidade, sinal de frequência de pulso de saída proporcional ao valor de medição do fluxo de gás, sem desvio de zero, medição conveniente de acumulação de fluxo, pequena perda de pressão (em comparação com o fluxo de estrangulamento). Uma série de vantagens, como medidores de vazão, foram amplamente utilizadas e desenvolvidas assim que surgiram. Apesar de sua curta história, ele se desenvolveu rapidamente. Tornou-se um dos principais instrumentos de medição de vazão de gás em apenas algumas décadas e é amplamente utilizado na medição de vários fluxos de gás, vapor e líquido. O medidor de vazão de gás eletrônico com vórtice não só possui um visor para exibir o fluxo instantâneo de gás ou vapor e a quantidade total de gás, mas também pode emitir pulso, frequência ou corrente (4-20 mA) para controle remoto e assim por diante. Os instrumentos de vazão eletrônicos modernos também possuem protocolo HART e protocolo MODBUS RTU para vários controles de processo e comunicação.
A Silver Automation Instruments Ltd oferece medidores de vazão de vórtice com preços baixos a partir de US$ 320.
Os medidores de vazão de vórtice de gás podem medir gases:
O medidor de vazão de gás tipo vórtice pode medir ar, ar comprimido, gás natural, nitrogênio, oxigênio, biogás, gás de carvão, vapor e assim por diante. O medidor de vazão de gás tipo vórtice pode ser equipado com um sensor de temperatura, sensor de pressão e totalizador de vazão integrados para medir a temperatura e a pressão do gás, além de um computador de vazão para calcular a vazão volumétrica do gás em condições padrão ou para calcular a vazão mássica de vapor.
Como um medidor de vórtice mede o fluxo de gás?
Como mencionado anteriormente, quando um objeto colunar com seção transversal irregular é inserido no fluido em fluxo, duas colunas de vórtices alternados são geradas de ambos os lados do objeto colunar. Esse fenômeno é chamado de "Rua de Vórtices de Kaman", conforme mostrado na figura.
Estudos mostram que a frequência de separação dos vórtices é proporcional à vazão do gás e inversamente proporcional à largura do cilindro, o que pode ser expresso pela seguinte fórmula
f=Sr×u/d
onde:
f é a frequência de separação do vórtice;
Coeficiente Sr (número de Strouhal);
v—velocidade do fluido;
d—a largura do cabeçote do cilindro.
Pode-se observar pela fórmula acima que a velocidade do fluido e o fluxo instantâneo podem ser medidos medindo-se a frequência do vórtice.
A estrutura do medidor de vazão de gás tipo vórtice
O medidor de vazão Vortex geralmente consiste em duas partes: sensor e conversor, como mostrado na figura. O sensor inclui um gerador de vórtice, um sensor de vazão, um visor digital do medidor de vazão, um invólucro, etc.; o conversor inclui um conversor de sinal, um amplificador de sinal, um terminal de conexão, um suporte e uma capa protetora, etc.
O medidor de vazão de gás tipo Vortex pode ser feito de 1/2” a 12 polegadas, tipo de sensor de solicitação normal incluindo 1 polegada, DN25, DN50, dia 80 mm, DN100, 4 POLEGADAS, 6”, 8, 10 pol., DN250 mm, etc.
A conexão do processo pode ser do tipo wafer, tipo parafuso, tipo flange em linha ou tipo medidor de vazão de vórtice de inserção.
