Ako fungujú prietokomery s otvoreným kanálom?

Prietokomery s otvoreným kanálom zohrávajú kľúčovú úlohu v rôznych priemyselných odvetviach, kde je nevyhnutné meranie prietoku kvapalín v otvorených kanáloch. Ako popredný dodávateľ prietokomerov chápeme dôležitosť presného merania prietoku a rôznych aplikácií, ktoré sa naň spoliehajú. V tomto blogovom príspevku sa ponoríme do princípov fungovania prietokomerov s otvoreným kanálom a preskúmame rôzne typy a ich aplikácie.

Pochopenie toku otvoreného kanála

Predtým, ako sa ponoríme do toho, ako fungujú prietokomery s otvoreným kanálom, je dôležité pochopiť, čo je prietok s otvoreným kanálom. Prietok s otvoreným kanálom sa vzťahuje na tok kvapaliny v potrubí s voľným povrchom, ako je rieka, kanál alebo kanalizácia. Na rozdiel od uzavretých potrubí, kde je kvapalina pod tlakom, prúdenie cez otvorený kanál je poháňané gravitáciou. Prietok v otvorenom kanáli závisí od niekoľkých faktorov, vrátane plochy prierezu kanála, sklonu a drsnosti stien kanála.

Typy prietokomerov s otvoreným kanálom

K dispozícii je niekoľko typov prietokomerov s otvoreným kanálom, z ktorých každý má svoj vlastný pracovný princíp a výhody. Tu sú niektoré z najbežnejších typov:

Ultrazvukové prietokomery

Ultrazvukové prietokomery s otvoreným kanálom používajú na meranie prietoku ultrazvukové vlny. Zvyčajne pozostávajú z dvoch prevodníkov, jedného pred a jedného po prúde. Prevodníky vysielajú a prijímajú ultrazvukové signály cez kanál. Čas, ktorý trvá prechod signálov medzi prevodníkmi, je ovplyvnený rýchlosťou prúdenia kvapaliny. Meraním rozdielu v čase prechodu ultrazvukových signálov, ktoré sa pohybujú proti prúdu a po prúde, možno vypočítať rýchlosť prúdenia. Keď je rýchlosť prúdenia známa, rýchlosť prúdenia sa môže určiť vynásobením rýchlosti prierezom kanála.

Ultrazvukové prietokomery sú neintruzívne, čo znamená, že neprichádzajú do priameho kontaktu s kvapalinou. Vďaka tomu sú vhodné na meranie prietoku korozívnych alebo abrazívnych kvapalín. Sú tiež vysoko presné a môžu byť použité v širokom rozsahu prietokových podmienok.

Radarové prietokomery

Radarové prietokomery s otvoreným kanálom využívajú radarovú technológiu na meranie prietoku. Vysielajú radarové vlny smerom k povrchu kvapaliny v kanáli. Radarové vlny sa odrážajú od povrchu kvapaliny a meria sa čas, za ktorý sa vlny vrátia k senzoru. Analýzou frekvenčného posunu odrazených radarových vĺn možno určiť rýchlosť prúdenia kvapaliny. Podobne ako pri ultrazvukových prietokomeroch sa potom prietok vypočíta vynásobením rýchlosti prúdenia plochou prierezu kanála.

Radarové prietokomery sú ideálne na meranie prietoku kvapalín so znečisteným alebo rozbúreným povrchom. Tiež nie sú ovplyvnené zmenami teploty, tlaku alebo vodivosti kvapaliny.

Jezy a náplavy

Hrádze a žľaby sú konštrukcie, ktoré sú inštalované v otvorených kanáloch na meranie prietoku. Hať je bariéra umiestnená cez kanál, čo spôsobuje, že cez ňu preteká kvapalina. Výška kvapaliny nad prehrádzkou priamo súvisí s prietokom. Meraním spádu (výšky kvapaliny nad prehrádzkou) je možné vypočítať prietok pomocou stanovených rovníc.

Na druhej strane žľaby sú špeciálne tvarované kanály, ktoré obmedzujú tok kvapaliny. Zúženie spôsobuje zmenu rýchlosti a hĺbky prúdenia, čo sa dá použiť na výpočet prietoku. Prepady a žľaby sú relatívne jednoduché a cenovo výhodné zariadenia na meranie prietoku. Na zabezpečenie presných meraní však vyžadujú starostlivú inštaláciu a kalibráciu.

Princípy práce podrobne

Pozrime sa bližšie na princípy fungovania týchto prietokomerov s otvoreným kanálom.

Ultrazvukové prietokomery

Ako už bolo spomenuté, ultrazvukové prietokomery sa spoliehajú na časový rozdiel prechodu ultrazvukových signálov, ktoré sa pohybujú proti prúdu a po prúde. Základný princíp možno vysvetliť takto:

• Upstream prevodník vysiela ultrazvukový signál smerom k downstream prevodníku. Čas potrebný na to, aby signál dosiahol prevodník po prúde, je ovplyvnený rýchlosťou prúdenia kvapaliny. Ak kvapalina prúdi v rovnakom smere ako signál, čas prechodu bude kratší. Naopak, ak kvapalina prúdi proti signálu, čas prechodu bude dlhší.
• Výstupný menič potom vysiela ultrazvukový signál smerom k upstream meniču. Porovnaním časov prechodu signálov proti prúdu a po prúde je možné vypočítať rýchlosť prúdenia pomocou nasledujúceho vzorca:
  [v=\frac{L}{2\cos\theta}\left(\frac{1}{t_d}-\frac{1}{t_u}\right)]
  kde (v) je rýchlosť toku, (L) je vzdialenosť medzi prevodníkmi, (\theta) je uhol medzi dráhou ultrazvuku a smerom toku, (t_d) je čas prechodu signálu po prúde a (t_u) je čas prechodu signálu proti prúdu.

Keď je rýchlosť prúdenia určená, prietok (Q) možno vypočítať vynásobením rýchlosti prierezom (A) kanála:
[Q = v\krát A]

Radarové prietokomery

Radarové prietokomery fungujú na základe Dopplerovho javu. Keď sa radarové vlny odrazia od pohybujúceho sa povrchu kvapaliny, frekvencia odrazených vĺn sa zmení. Tento frekvenčný posun je úmerný rýchlosti prúdenia kvapaliny. Základné kroky pri meraní prietoku pomocou radarového prietokomeru sú nasledovné:

• Radarový senzor vysiela nepretržitú vlnu radarovej energie smerom k povrchu kvapaliny.
• Radarové vlny sa odrážajú od pohybujúceho sa povrchu kvapaliny a odrazené vlny sú prijímané senzorom.
• Senzor analyzuje frekvenčný posun odrazených vĺn, aby určil rýchlosť prúdenia.
• Podobne ako pri ultrazvukových prietokomeroch sa prietok vypočíta vynásobením rýchlosti prúdenia plochou prierezu kanála.

Jezy a náplavy

Hrádze a žľaby fungujú na základe vzťahu medzi výškou (výška kvapaliny nad prehrádkou alebo žľabom) a prietokom. Pre pravouhlý prepad možno prietok vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:
[Q = C_d\krát L\krát H^{3/2}]
kde (Q) je prietok, (C_d) je prietokový koeficient, (L) je dĺžka prehrádzky a (H) je výška nad prehrádzkou.

V prípade Parshallovho žľabu možno prietok určiť pomocou súboru kalibračných kriviek alebo rovníc, ktoré spájajú výšku výšky v konkrétnom bode žľabu s prietokom.

Aplikácie prietokomerov s otvoreným kanálom

Prietokomery s otvoreným kanálom sa používajú v širokej škále aplikácií, vrátane:

• Vodné a odpadové hospodárstvo: V čistiarňach vody sa prietokomery s otvoreným kanálom používajú na meranie prietoku surovej vody, upravenej vody a odpadovej vody. Pomáhajú pri monitorovaní účinnosti procesov úpravy a pri zabezpečovaní dodržiavania environmentálnych predpisov.
• Zavlažovacie systémy: V poľnohospodárstve sa prietokomery s otvoreným kanálom používajú na meranie prietoku vody v zavlažovacích kanáloch. Pomáha to optimalizovať spotrebu vody a zabezpečiť, aby plodiny dostávali správne množstvo vody.
• Priemyselné procesy: Mnoho priemyselných odvetví, ako je baníctvo, chemický priemysel a spracovanie potravín, používa prietokomery s otvoreným kanálom na meranie prietoku kvapalín vo svojich procesoch. Pomáha to kontrolovať výrobný proces a zabezpečiť kvalitu produktu.

Naše produkty pre prietokomery

Ako dodávateľ prietokomerov ponúkame širokú škálu prietokomerov s otvoreným kanálom, aby sme uspokojili rôznorodé potreby našich zákazníkov. Niektoré z našich obľúbených produktov zahŕňajú:

• Vírový prietokomer: Naše vírové prietokomery sú navrhnuté na meranie prietoku kvapalín, plynov a pary v otvorených kanáloch aj v uzavretých potrubiach. Sú založené na princípe vírenia a ponúkajú vysokú presnosť a spoľahlivosť.
• Elektromagnetický prietokomer LDG: Naše elektromagnetické prietokomery LDG sú vhodné na meranie prietoku vodivých kvapalín v otvorených kanáloch. Sú nerušivé a ponúkajú vynikajúcu presnosť a stabilitu.
• Turbínový prietokomer: Naše turbínové prietokomery sa používajú na meranie prietoku kvapalín v otvorených kanáloch a potrubiach. Sú založené na princípe rotačnej turbíny a ponúkajú vysokú presnosť a široký rozsah prietoku.

Kontaktujte nás pre vaše potreby

Ak hľadáte spoľahlivé a presné prietokomery s otvoreným kanálom pre vašu aplikáciu, už nehľadajte. Náš tím odborníkov je pripravený pomôcť vám pri výbere správneho prietokomeru pre vaše potreby. Ponúkame vysoko kvalitné produkty, konkurencieschopné ceny a vynikajúce služby zákazníkom. Kontaktujte nás ešte dnes, aby sme prediskutovali vaše požiadavky a začali rokovania o obstarávaní.

Referencie

• Chow, VT (1959). Hydraulika s otvoreným kanálom. McGraw-Hill.
• Bos, MG (1976). Štruktúry na meranie výtoku. IHE Delft Institute for Water Education.
• Miller, RW (1983). Príručka inžinierstva merania prietoku. McGraw-Hill.