Pomiary przepływu metodą wirową to znany i powszechnie wykorzystywany sposób na wykonywanie pomiarów gazów, par i cieczy. Jest on niezawodny i tak naprawdę uniwersalny, dlatego chętnie korzysta się z niego w wielu różnych branżach. Takie pomiary wykonywane są oczywiście przy pomocy specjalnie skonstruowanych do tego celu urządzeń. Przepływomierze wirowe to przyrządy pomiarowe, dzięki którym możemy sprawdzić, jaka ilość medium przepływa przez wybraną przez nas powierzchnię prostopadłą do kierunku przepływu.
Teoria ścieżki wirowej Karmana
Tak zwane przepływomierze Vortex działają w oparciu o teorię ścieżki wirowej, którą opracował węgiersko-amerykański fizyk Theodore von Karman.
To właśnie ten naukowiec opisał zjawisko, w którym przegroda znajdująca się na drodze płynącego z dużą szybkością strumienia powoduje zawirowania. Te z kolei sprawiają, że płyn naprzemiennie rozdziela się po obu stronach przeszkody. Jego warstwa graniczna odrywa się, by następnie zwinąć się ponownie, generując w efekcie wiry.
Co więcej, odległości pomiędzy wirami są stałe i zależą od wielkości przegrody. Płyn od strony przegrody ma też wyższą prędkość i niższe ciśnienie. Wir przemieszczający się w dół strumienia staje się większy i silniejszy, by na koniec odłączyć się lub zupełnie zniknąć. Dopiero wtedy powstaje wir po drugiej stronie przegrody.
Działanie przepływomierza wirowego
Wiemy już, jaka jest podstawa działania urządzeń tego typu. Jak jednak wygląda praca przepływomierzy wirowych w praktyce? Otóż wewnątrz każdego przyrządu znajduje się ciało nieopływowe, czyli trwała przegroda, a także czujnik pojemnościowy.
Przepuszczane przez urządzenie medium musi osiągnąć prędkość większą niż minimalna, by za wspomnianą przegrodą wytworzyły się naprzemiennie wiry, odrywające się od takiej przeszkody i ją opływające.
To, jak często wiry te odrywają się od przegrody, jest wartością proporcjonalną do średniej prędkości przepływu medium, a więc również do natężenia przepływu objętościowego. Dodatkowo odrywające się wiry w sposób naprzemienny wywołują nadciśnienie lub podciśnienie po obu stronach przegrody urządzenia. Zmiany te są wyłapywane przez czujnik pojemnościowy przepływomierza wirowego.
Odpowiednie dane są następnie wysyłane przez urządzenie do układu elektronicznego w formie sygnału cyfrowego.
Przepływomierze wirowe - zalety i zastosowanie
Zastosowanie tego typu urządzeń to uniwersalny sposób wykonywania pomiarów parametrów cieczy, gazów i par. Mogą one być wykorzystywane do dokonywania pomiarów przepływu objętościowego dla warunków standardowych lub roboczych albo do pomiarów przepływu masowego. Mają one szeroki zakres temperatur, a zatem medium może mieć do 350°C.
Świetnie sprawdzają się one w sytuacjach, kiedy użycie ruchomych części mogłoby stworzyć problemy. Urządzenia te mają też bardzo niską wrażliwość na zmiany warunków procesu (ciśnienia, gęstości, temperatury, lepkości).
Obecnie przepływomierz wirowy jest urządzeniem bardzo chętnie wykorzystanym na przykład do pomiaru mediów w instalacjach rurociągowych. Stosuje się go więc między innymi w gospodarce wodno-ściekowej, ale też na przykład w przemyśle naftowym oraz petrochemicznym. Tego typu przyrządy są też wyjątkowo przydatne w branży metalurgicznej oraz farmaceutycznej.