Un misuratore di orifizio è un condotto e una restrizione per creare una caduta di pressione. Una clessidra è una forma di orifizio. Un ugello, un venturi o un sottile orifizio a spigolo vivo possono essere utilizzati come restrizione del flusso.
Per utilizzare uno qualsiasi di questi dispositivi per la misurazione è necessario calibrarli empiricamente. Cioè, passare un volume noto attraverso il misuratore e annotare la lettura per fornire uno standard per misurare altre quantità.
A causa della facilità di duplicazione e della semplice costruzione, l’orifizio a spigoli sottili è stato adottato come standard e sono stati eseguiti numerosi lavori di calibrazione in modo che sia ampiamente accettato come mezzo standard per misurare i fluidi. A condizione che siano seguite le meccaniche standard di costruzione, non è richiesta alcuna ulteriore calibrazione.
Un orifizio in una tubazione è mostrato in figura con un manometro per misurare la caduta di pressione (differenziale) mentre il fluido passa attraverso l’orifizio. L’area minima della sezione trasversale del getto è nota come ” vena-contracta.”
Orifizio Meter
Come funziona?
Quando il fluido si avvicina all’orifizio, la pressione aumenta leggermente e poi diminuisce improvvisamente mentre l’orifizio viene passato. Continua a scendere fino a raggiungere la” vena contratta ” e poi aumenta gradualmente fino a raggiungere a circa 5-8 diametri a valle un punto di pressione massima che sarà
inferiore alla pressione a monte dell’orifizio.
La diminuzione della pressione quando il fluido passa attraverso l’orifizio è il risultato dell’aumento della velocità del gas che passa attraverso l’area ridotta dell’orifizio.
Quando la velocità diminuisce quando il fluido lascia l’orifizio, la pressione aumenta e tende a tornare al suo livello originale. Tutta la perdita di pressione non viene recuperata a causa di perdite di attrito e turbolenza nel flusso.
La caduta di pressione attraverso l’orifizio aumenta quando la velocità di flusso aumenta. Quando non c’è flusso non c’è differenziale. La pressione differenziale è proporzionale al quadrato della velocità, ne consegue quindi che se tutti gli altri fattori rimangono costanti, allora il differenziale è proporzionale al quadrato della velocità di flusso.
IL RAPPORTO BETA è il rapporto tra il foro della piastra dell’orifizio diviso per il tubo ID è indicato come il rapporto Beta o d / D dove d è il foro della piastra e D è il tubo ID
LA PIASTRA dell’ORIFIZIO
Il foro della piastra dell’orifizio può essere realizzato in molte configurazioni per gestire vari lavori di misurazione del flusso. Le condizioni di scorrimento devono essere controllate per vedere quale delle configurazioni è adatta per ogni lavoro di misurazione.
a. Il piatto sottile, orifizio concentrico
Nella progettazione e nell’uso dei piatti dell’orifizio, parecchi fattori di base devono essere seguiti per assicurare la misura accurata ed affidabile. Il bordo a monte dell’orifizio deve essere nitido e quadrato. Spessore minimo del piatto basato sull’identificazione del tubo, sul foro dell’orifizio, ecc. è standardizzato.
La piastra non deve discostarsi dalla planarità lungo qualsiasi diametro di oltre 0,01 pollici per pollice dell’altezza della diga (D-d) / 2. Per conformarsi alle pratiche raccomandate, la razione di diametro orifizio-tubo d /D (chiamata rapporto Beta), non deve superare i limiti raccomandati.
b. Piastre eccentriche
La piastra eccentrica ha un’apertura rotonda (foro) tangente alla parete interna del tubo. Questo tipo di piastra è più comunemente usato per misurare fluidi che trasportano una piccola quantità di solidi non abrasivi, o gas con piccole quantità di liquido, poiché con l’apertura nella parte inferiore del tubo, i solidi e i liquidi trasporteranno, piuttosto che raccogliere sulla piastra dell’orifizio.
c. Piastre dell’orifizio segmentale
L’apertura in una piastra dell’orifizio segmentale è paragonabile a una valvola a saracinesca parzialmente aperta. Questa piastra è generalmente utilizzata per misurare liquidi o gas che trasportano impurità non abrasive come fanghi leggeri o gas eccezionalmente sporchi.
La precisione prevedibile della piastra eccentrica e segmentale non è buona come la piastra concentrica.
d. Piastra del bordo del quadrante
L’orifizio del quarto di cerchio o del quadrante viene utilizzato per fluidi ad alta viscosità. L’orifizio incorpora un bordo arrotondato di raggio definito che è una funzione particolare del diametro dell’orifizio.
e. Piastra di bordo conica
La piastra di bordo conica ha uno smusso di 45° rivolto a monte nel flusso. È utile per numeri di Reynolds ancora più bassi rispetto al bordo del quadrante.
Posizione del rubinetto del misuratore
a. Rubinetti a flangia
Questi rubinetti si trovano a un pollice dalla faccia a monte della piastra dell’orifizio e a un pollice dalla faccia a valle con una tolleranza da + 1/64 a +1/32.
b. Rubinetti per tubi
Questi rubinetti si trovano a 2½ diametri di tubo a monte e 8 diametri di tubo a valle (punto di massimo recupero della pressione). I rubinetti a flangia sono quasi universalmente utilizzati negli Stati Uniti con alcune stazioni di contatori più vecchie che utilizzano ancora rubinetti per tubi.
c. Rubinetti Vena – Contracta
Questi rubinetti si trovano un diametro del tubo a monte e nel punto di pressione minima a valle (questo punto è chiamato vena-contracta). Questo punto, tuttavia, varia con il rapporto Beta e sono raramente utilizzati in misura diversa dall’impianto in cui i flussi sono relativamente costanti e le piastre non vengono modificate.Le dimensioni esatte sono riportate nelle tabelle appropriate.
d. Rubinetti angolari
Questi rubinetti si trovano immediatamente adiacenti alle facce delle piastre, a monte e a valle. I rubinetti angolari sono più utilizzati in Europa, nelle dimensioni della linea inferiori a 2 pollici vengono utilizzati con speciali tubi per flussometri levigati per basse portate.
Raccomandazioni generali di installazione
- Le tubazioni del collettore del misuratore devono essere sempre installate per consentire la calibrazione e proteggere l’elemento differenziale da un intervallo eccessivo.
- Lo strumento deve essere installato il più vicino possibile al raccordo dell’orifizio.
- Inclinare sempre delicatamente le linee del collettore dal raccordo dell’orifizio al misuratore per eliminare eventuali punti alti o bassi nelle linee del collettore.
- Utilizzare camere di condensazione o trappole d’aria per rimuovere il liquido da un sistema a gas o il gas da un sistema a liquido se non è possibile evitare minimi o massimi nella tubazione del collettore.
Quando si pressurizzano o depressurizzano i dispositivi di misurazione differenziale, è importante applicare o rilasciare la pressione da o verso le camere di misurazione alte e basse in modo uniforme, in modo da non imporre un eccessivo intervallo.
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