مطالعه تجربی و شبیه سازی CFD عملکرد جریان سنج گردابه ای در حضور جریان دوفازی گاز- ذره

استفاده از جریان سنج گردابه ای از لحاظ اقتصادی مقرون‎به صرفه و از لحاظ فنی به‎ دلیل نصب آسان، قابلیت اطمینان و دقت بالا توجیه پذیر است. مکانیزم اندازه گیری در این نوع جریان سنج ها، اندازه گیری فرکانس گردابه های ایجادشده در پشت بدنه مانع است؛ بنابراین در صورت حضور ناخواسته ذرات و تغییر مشخصه های گردابه ها، خطای اندازه گیری می تواند زیاد شود. در این تحقیق اثر پارامترهای تاثیرگذار در جریان دوفازی گاز- ذره مانند قطر ذرات، چگالی ذرات، کسر حجمی و میزان بارگذاری جرمی ذرات روی عملکرد جریان سنج گردابه ای با استفاده از شبیه سازی CFD مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که کسر حجمی و قطر ذرات مهم‎ترین پارامترهای اثرگذار روی عملکرد جریان سنج گردابه ای هستند و فرکانس گردابه را تغییر می دهند. فرکانس گردابه در جریان سنج گردابه ای رابطه مستقیم با متوسط سرعت سیال دارد. همچنین طبق رابطه Q=VA متوسط سرعت سیال در یک سطح مقطع ثابت A متناسب با دبی حجمی سیال (Q) است. میکروذرات با توجه به اینکه از گردابه اولیه خود خارج نمی شوند فرکانس گردابه را تغییر نمی دهند، در حالی که ذرات درشت می توانند تا ۲۰% این فرکانس را کاهش دهند. زمانی که کسر حجمی زیاد می شود فرکانس گردابه ها کاهش پیدا می کند و در کسرهای حجمی بالا، نوسانات تشکیل شده در پشت بدنه مانع ناپایدار می شوند؛ بنابراین از آنجا که اندازه و کسر حجمی ذرات روی فرکانس گردابه و سرعت سیال اثر می گذارند، دبی حجمی اندازه گیری شده توسط جریان سنج گردابه ای تحت تاثیر حضور ذرات قرار می گیرد. به منظور اعتبارسنجی، نتایج شبیه سازی ها با داده های تجربی مقایسه شده اند. حداکثر خطا برای جریان های تک فازی ۰/۴۶% و برای جریان های دوفازی گاز-ذره ۶/۷۲% مشاهده شده است.

کلیدواژه ها:

Vortex Flowmeter ، Gas-Solid Two-Phase Flow ، Vortex Shedding Frequency ، CFD Simulation ، جریان سنج گردابه ای ، جریان دوفازی گاز- ذره ، فرکانس گردابه در پشت بدنه مانع ، شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی