LaReynolds-nombro (Re)estas unu el la plej gravaj sendimensiaj parametroj en fluida mekaniko. Ĝi helpas priskribi la rilaton interinerciaj fortoj kaj viskozaj fortojen fluanta fluido kaj estas ofte uzata por determini ĉu la fluo estaslamena, transira, aŭ turbula.

Por ultrasona fluomezurado, la Reynolds-nombro gravas ĉar la fluoreĝimo rekte influas larapidecprofilo ene de la tuboĈar ultrasona fluomezurilo mezuras fluidrapidecon laŭ akustika vojo kaj uzas tiun informon por determini la mezan fluorapidecon, ŝanĝoj en la rapidecprofilo povas influi la mezurprecizecon.

1. Kio estas la nombro de Reynolds?

Por fluo ene de tubo, la nombro de Reynolds povas esti esprimita kiel:

Re = ρVD / μ

aŭ:

Re = VD / ν

kie:

• Re= Reynolds-nombro
• ρ= fluida denseco
• V= averaĝa fluorapideco
• D= interna diametro de la tubo
• μ= dinamika viskozeco
• ν= kinematika viskozeco

La nombro de Reynolds estas sendimensia.

Ĝenerale, por fluo en cirkla tubo:

• Re < proksimume 2,300→ Laminara fluo
• Re ≈ 2,300–4,000→ Transira fluo
• Re > proksimume 4,000→ Turbula fluo

Ĉi tiuj valoroj estas ĝeneralaj gvidlinioj prefere ol absolutaj limoj, ĉar la faktaj fluokondiĉoj povas varii depende de la tubgeometrio kaj perturboj.

2. Kio estas la diferenco inter laminara kaj turbulenta fluo?

La ĉefa diferenco estas la maniero kiel rapido estas distribuita trans la tubon.

Laminara fluo

En laminara fluo, fluido moviĝas en relative ordaj tavoloj.

La rapidecprofilo estas tipe pli okulfrapa, kun:

• Pli malalta rapideco proksime al la tubmuro
• Pli alta rapideco direkte al la centro
• Relative antaŭvidebla parabola rapidecprofilo

Simpligita prezento estas:

Muro → Malalta Rapido → Alta Rapido → Malalta Rapido → Muro

Turbula fluo

En turbula fluo, fluida moviĝo estas multe pli neregula.

Malgrandskalaj fluktuoj kaj miksado igas la rapidecprofilon fariĝi pli plata kompare kun lamena fluo.

Tio signifas, ke la rapiddistribuo trans la tubo ŝanĝiĝas signife laŭ la nombro de Reynolds.

3. Kial Ĉi Tio Gravas por Ultrasona Fluomezurilo?

Ultrasona fluomezurilo ne rekte mezuras la tutan volumenon de likvaĵo pasanta tra la tubo.

Anstataŭe, ĝi mezuras larapideco de la likvaĵokaj poste kalkulas la volumenan flukvanton.

En simpligita formo:

Q = V × A

kie:

• Q= volumena flukvanto
• V= averaĝa fluorapideco
• A= transversa sekca areo de la tubo

La defio estas, ke la rapido mezurita laŭlonge de ultrasona akustika vojo eble ne estas precize egala al la averaĝa rapido trans la tuta tubo.

Tial, la instrumento devas konsideri la rilaton inter la mezurita akustika rapideco kaj la fakta averaĝa fluorapideco.

Ĉi tiun rilaton forte influas la rapidecprofilo.

4. Kiel la nombro de Reynolds ŝanĝas la rapidprofilon?

Konsideru du kazojn.

Malalta Reynolds-nombro

Ĉe malalta Re, la fluo povas esti lamena.

La rapidecprofilo estas forte kurba:

Centra rapido > Averaĝa rapido > Proksima-mura rapido

Se la ultrasona akustika vojo pasas tra specifa regiono de la tubo, la mezurita rapido povas signife diferenci de la transversa averaĝa rapido.

Alta Reynolds-nombro

Ĉe pli alta Re, la fluo fariĝas turbula.

Miksado emas produkti pli platan rapidecprofilon, kvankam la rapideco ankoraŭ malpliiĝas direkte al la tubmuro.

La akustik-voja rapido povas tial havi malsaman rilaton kun la meza tubrapido.

Jen unu kialo, kial ultrasona fluomezurilo ne povas simple supozi, ke unu mezurita rapidecvaloro ĉiam respondas al la sama averaĝa fluorapideco.

5. Reynolds-nombro kaj transittempo ultrasonaj fluomezuriloj

Por transittempa ultrasona fluomezurilo, la instrumento mezuras la diferencon inter la kontraŭfluaj kaj laŭfluaj ultrasonaj transittempoj.

La baza rilato povas esti simpligita jene:

Flurapideco ∝ Transittempo-Diferenco

La mezurita rapideco estas asociita kun la rapideckomponanto laŭlonge de la ultrasona akustika vojo.

Tamen, la efektiva volumena flukvanto dependas de laaveraĝa rapideco trans la tuta tubsekco.

Tial, la instrumento devas rilatigi la mezuritan akustikan rapidon al la meza fluorapido.

Ĉi tiun rilaton povas influi:

• Reynolds-nombro
• Akustika pada loko
• Nombro de akustikaj vojoj
• Flua profilo
• Tubdiametro
• Fluaj perturboj

6. Kial la efiko estas pli grava ĉe malaltaj flukvantoj?

Ekde:

Re = ρVD / μ

kiam flurapideco malpliiĝas, la nombro de Reynolds ankaŭ malpliiĝas.

Ekzemple, sistemo funkcianta je alta flukvanto eble plene evoluigis turbulan fluon, dum la sama sistemo funkcianta je tre malalta flukvanto povas alproksimiĝi al la transira aŭ lamena reĝimo.

La rapidecprofilo povas tial ŝanĝiĝi signife kiam la flukvanto ŝanĝiĝas.

Tio signifas, ke la rilato inter:

Akustik-voja rapido

kaj

Averaĝa tubrapideco

povas ankaŭ ŝanĝiĝi.

Por iuj ultrasonaj fluomezuriloj, tio povas fariĝi grava konsidero dum mezurado de tre malaltaj flukvantoj aŭ tre viskozaj likvaĵoj.

7. Kial Gravas la Viskozeco de Fluido?

La nombro de Reynolds estas inverse rilata al viskozeco:

Re = ρVD / μ

Se la viskozeco pliiĝas, la nombro de Reynolds malpliiĝas por la sama tubdiametro, denseco kaj flurapideco.

Ekzemple, konsideru du likvaĵojn fluantajn kun la sama rapideco tra la sama tubo:

Akvo → Malalta viskozeco → Pli alta Re

Peza oleo → Alta viskozeco → Malalta Re

La peza oleo povas havi multe pli okulfrapan rapidecprofilon pro sia pli alta viskozeco.

Tial, la sama ultrasona fluomezurilo povas konduti malsame dum mezurado de malsamaj likvaĵoj, eĉ se la tubdiametro kaj fluorapideco estas similaj.

8. Kial la longo de rekta tubo rilatas al la nombro de Reynolds?

La nombro de Reynolds ankaŭ helpas klarigi kial sufiĉa rekta tublongo estas grava.

Post kubuto, valvo, reduktilo aŭ alia konektilo, la fluoprofilo povas esti perturbita.

La fluo bezonas sufiĉan distancon por evolui al pli stabila profilo.

La disvolviĝa procezo dependas de faktoroj inkluzive de:

• Reynolds-nombro
• Tubdiametro
• Tubmalglateco
• Tipo de perturbo
• Flurapideco

Se la ultrasona fluomezurilo estas instalita tro proksime al kontraŭflua perturbo, la mezurita akustika rapido povas esti forte influita de nesimetria aŭ kirlanta rapidprofilo.

Tio povas enkonduki mezurerarojn.

Tial tipa gvidlinio por instalaĵa ultrasona fluomezurilo povas rekomendi:

Rekta tubo suprenflue ≥ 10D

Laŭflua rekta tubo ≥ 5D

kieD estas la interna diametro de la tubo.

9. Ĉu pli alta Reynolds-nombro ĉiam signifas pli bonan precizecon?

Ne nepre.

Pli alta Reynolds-nombro ĝenerale indikas pli turbulan fluon, sed mezurprecizeco dependas de multaj aliaj faktoroj.

Ĉi tiuj inkluzivas:

• Flua profilo
• Instalo de transduktilo
• Tubstato
• Rekta tubolongo
• Signalkvalito
• Akustika pada konfiguracio
• Fluidaj ecoj
• Mezurila kalibrado

Tial, la nombro de Reynolds devus esti konsiderata gravafluo-kondiĉa parametro, anstataŭ rekta indikilo de la precizeco de fluomezurilo.

10. Kial Multvojaj Ultrasonaj Fluomezuriloj Estas Malpli Sentemaj al Fluoprofilo?

Jen unu el la gravaj avantaĝoj de plurvoja ultrasona fluomezurado.

Ununura akustika vojo samplas la rapidecon laŭ limigita regiono de la tubo.

Plurvoja fluomezurilo uzas plurajn akustikajn vojojn ĉe malsamaj pozicioj.

Koncepte:

Ununura Pado

→ Mezuras rapidecon laŭ unu akustika vojo

Multvoja

→ Specimenas plurajn regionojn de la tubo

La instrumento povas uzi ĉi tiujn mezuradojn por akiri pli bonan reprezentaĵon de la ĝenerala rapidecdistribuo.

Tial, plurvojaj ultrasonaj fluomezuriloj ofte estas preferataj por aplikoj kie:

• La fluoprofilo estas kompleksa
• Alta precizeco estas necesa
• La diametro de la tubo estas granda
• Fluoperturbojn malfacilas eviti

La nombro de Reynolds influas ultrasonan flumezuradon ĉar ĝi influas laflureĝimo kaj rapidecprofilo ene de la tubo.

La baza rilato estas:

Re = ρVD / μ

Dum ŝanĝiĝas la nombro de Reynolds, la fluo povas transiri inter lamenaj, transiraj kaj turbulaj reĝimoj. Tio ŝanĝas la rapidodistribuon trans la tubo kaj tial influas la rilaton inter la rapido mezurita laŭlonge de la ultrasona akustika vojo kaj la efektiva averaĝa flurapido.

Por praktika ultrasona fluomezurado, la Reynolds-nombro devus esti konsiderata kune kun:

Flurapideco + Fluida viskozeco + Tubdiametro + Fluprofilo + Rekta tublongo + Akustika vojkonfiguracio

Kompreni la nombron de Reynolds helpas inĝenierojn pli bone taksifluokondiĉoj, sensorinstalaĵo, mezurnecerteco, kaj la taŭgeco de ultrasona fluomezurilo por specifa apliko.