Flow metering - Vortex shedding flow meter

'bluff' တနည္းအားၿဖင္႔ flattened front ဆိုတဲ႔၊ ေရွ႔မၽက္နွာၿပင္ၿပားေနတဲ႔ shedder ေတြကို၊ fluid flow ရဲ႕ direction နဲ႔၊ ထိေတြ႔ေစၿပီး၊ flow rate ကိုဖတ္ယူတဲ႔၊ flow meter ကို၊ Vortex shedding flow meter လို႔ေခါါပါတယ္။ bluff ေတြကို၊ fluid flow မွာထားလိုက္တဲ႔အခါ၊ flow profile ေတြၿဖစ္ေပါါလာပါတယ္။

Fig. Vortex shedding behind a circular cylinder

flow profile မွ၊ vortices ေတြကို၊ detect လုပ္နိုင္သလို၊ ရည္တြက္ၿပီး၊ display အေနနဲ႔ေဖာ္ၿပနိဳင္ပါတယ္။ flow range အေပါါမူတည္ ၿပီး၊ ေပါါေပါက္လာတဲ႔ vortex shedding ဟာ၊ flow velocity နဲ႔ တိုက္ရိုက္ အခၽိဳးကၽတဲ႔အတြက္၊ flow rate အၿဖစ္ေၿပာင္းလဲတြက္ယူၿခင္း ၿဖစ္ပါတယ္။

bluff body ဟာ fluid flow ကို block ၿဖစ္ေစတဲ႔အတြက္၊ စီးဝင္လာတဲ႔ fluid ဟာ၊ bluff body အနားမွာ direction ေၿပာင္းသြားသလို၊ မူလရိွေနတဲ႔ velocity ပါလိုက္ပါေၿပာင္းလဲသြားပါတယ္။ fluid ဟာ bluff body ရိွတဲ႔ေနရာကိုေကၽာ္လြန္သြားတဲ႔အခါ၊ velocity ထပ္မံေၿပာင္းလဲ ပါတယ္။ bluff body လို႔ေခါါတဲ႔ shedder ရဲ႕ ေရွ႕မွ velocity နဲ႔ ေနာက္မွ velocity ဟာမတူညီပဲ၊ bluff body ေရွ႕မွာ velocity နည္း ၿပီး၊ ေနာက္ မွာေတာ႔ velocity မၽားပါတယ္။ high velocity side မွာ pressure နည္းၿပီး၊ low velocity side မွာေတာ႔ pressure မၽား ပါတယ္။

Fig. Vortex shedding flow meter

bluff body နဲ႔ pipe diameter အႀကား ဧရိယာဟာနည္းသြားတဲ႔အတြက္၊ fluid ဟာ တြန္းကန္ထြက္သြား ၿပီး၊ ေနာက္ထပ္ဝင္ေရာက္လာတဲ႔ fluid ကိုဝင္ေရာက္ေစပါတယ္။ ဆက္ကာဆက္ကာဝင္လာတဲ႔ fluid ေႀကာင္႔၊ rotational motion ေတြၿဖစ္ေပါါလာၿပီး၊ flow ကို spinning vortex အေနနဲ႔ၿဖစ္ေပါါေစ ပါတယ္။ spinning vortex ရဲ႕ frequency နဲ႔ fluid velocity တို႔မွာ၊ near-linear relationship ဆိုတဲ႔ ဆက္သြယ္ခၽက္ရိွၿပီး၊ correct condition တခုမွာ၊ ဆံုႀကမွာၿဖစ္ပါတယ္။

f = Shedding frequency (Hz), Sr = Strouhal number (dimensionless), u = Mean pipe flow velocity (m/s) နဲ႔ d = Bluff body diameter (m) ဆိုၿပီး၊ တြက္ယူႀကပါတယ္။ equation မွ Strouhal number ဟာ၊ Reynolds number လို၊ dimensionless ၿဖစ္ၿပီး၊ fluid density ေၿပာင္းလဲေပမယ္႔၊ constant အေနနဲ႔ ရိွေနမွာၿဖစ္ပါတယ္။ အလားတူ d ဆိုတဲ႔ bluff's body diameter ဟာလည္း၊ constant ၿဖစ္ပါတယ္။

A ဟာ၊ flow meter ေတြအတြက္၊ design fluid constant ၿဖစ္ၿပီး၊ A တန္ဘိုးကို၊ equation မွာအစားထိုး တဲ႔အခါ၊ 'f = k x u' အၿဖစ္ရရိွ လာပါတယ္။ 'u' ဆိုတဲ႔ Mean pipe flow velocity (m/s) ဟာ

ၿဖစ္ပါတယ္။ volume flow rate 'qv' ကို၊ 'A = area of the flow meter bore (m²)' ထည္႔သြင္းကာ၊

ဆိုတဲ႔၊ equation နဲ႔ တြက္ယူနိဳင္ပါတယ္။ Vortex shedding flow meter ေတြကို၊ high velocity နဲ႔ high pressure drop application ေတြ မွာ၊ reasonable turn-down ratio နဲ႔ အသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။ လွဳပ္ရွားေန တဲ႔ moving parts ေတြမပါသလို၊ flow resistance အနည္းငယ္သာ ရိွပါတယ္။

Fig. Vortex shedding flow meter - typical installations

low flow မွာေတာ႔၊ spinning vortex ဆိုတဲ႔၊ pulse သို႔မဟုတ္ shedding frequency မရရိွနိဳင္တဲ႔အတြက္၊ meter မွာ "loss flow' အေနနဲ ႔ ၿဖစ္ေပါါနိဳင္ပါတယ္။ vibration ေႀကာင္႔ meter accuracy errors ေတြေပါါေပါက္နိဳင္ သလို၊ upstream pipe line ကို၊ long straight line အၿဖစ္တတ္ဆင္အသံုးၿပဳဖို႔၊ လိုအပ္ပါတယ္။


Reference : Steam Engineering Tutorials, http://en.wikipedia.org/
Image credit to : http://www.spiraxsarco.com/


Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.