Vermeidung von Strahlenbildung in Massendurchflussreglern: die Vena contracta

Massedurchflussregler für hohe Durchflussmengen benötigen immer nachgeschaltete Ventile, und Durchflussmesser für hohe Durchflussmengen können nicht mit kleinen Prozessanschlüssen ausgestattet werden.   

Der Grund dafür ist die Einspritzung. Aber was ist Jetting? Wodurch wird sie verursacht? Warum ist es besonders für Alicat-Geräte wichtig und warum ist es hauptsächlich ein Problem bei Geräten mit hohem Durchfluss?  

Um diese Fragen zu beantworten, müssen wir zunächst erörtern, was passiert, wenn Flüssigkeiten durch unsere Ventile fließen. 

Kategorisierung des Durchflusses durch Durchflussbeschränkungen

Bei einer ungehinderten laminaren Strömung bewegt sich die Flüssigkeit gleichmäßig und geordnet. Die Strömungskanäle verlaufen parallel zur Strömungsrichtung, wie z. B. in nichtturbulenten Fluss- und Sanitärsystemen. Das Strömungsmuster ist regelmäßig und leicht zu kategorisieren. 

Nähert sich der Fluss einer Drosselstelle, wie einer Öffnung oder einem Ventil, werden die äußeren Fließkanäle oder diejenigen die am weitesten von der Verengung entfernt sind, beginnen, sich in Richtung der inneren Strömungskanäle oder derjenigen, die der Verengung am nächsten sind, zu biegen. Wenn die Strömung die Verengung erreicht, beschleunigt sich die innere Strömung infolge der kondensierenden Strömung aus den äußeren Strömungskanälen. 

Unmittelbar nach der Verengung biegen die äußeren Strömungskanäle weiter in die inneren Strömungskanäle ein, was zu einer weiteren Verengung und Beschleunigung der Strömung führt. Letztendlich, Der Fluss beginnt, sich aus den inneren Fließkanälen zurückzubewegen, um die äußeren Fließkanäle auszufüllen, und kehrt zum normalen Fluss zurück. Mit anderen Worten: Obwohl der Fließweg wieder ungehindert und normal ist, korrigiert sich der Fluss nicht sofort. Stattdessen braucht er ein wenig Abstand und Zeit, um sich wieder auszubreiten.  

Vena contracta

Aufgrund des Flüssigkeitsimpulses komprimiert sich die Flüssigkeit weiter, wenn sie eine Drosselstelle wie eine Blende oder ein Ventil passiert. Da dieser Impuls einige Zeit und eine gewisse Strecke benötigt, um sich wieder auszudehnen, liegt der engste Kontraktionspunkt der Flüssigkeit kurz hinter der Düse oder dem Ventil. 

Wir bezeichnen diesen engsten Fließpunkt als die Vena contractawas auf Lateinisch "enge Adern" bedeutet. Der Begriff Jetting wird verwendet, um das Phänomen dieses einzigartigen, verengten Strömungsmusters zu beschreiben.   

Einstellung der Strahlführung in Alicat-Massendurchflussgeräten

Nachdem wir nun das Jetting und die Vena contracta erklärt haben, wollen wir die Auswirkungen auf die Alicat-Geräte diskutieren. 

In Alicat-Geräten kommt es zum Jetting, wenn Gase oder Flüssigkeiten mit hohem Durchfluss durch Alicat-Ventile strömen, wobei der Durchfluss gedrosselt wird und es einige Zeit dauert, bis sich der gesamte Durchflusskanal wieder füllt, da sich die Vena contracta hinter dem Ventil befindet. Wenn der Fluss zu lange verengt bleibt und sich nicht ausdehnt, um den gesamten Flusskanal in den Alicat-Geräten zu füllen, werden die Flussraten ungenau. Da die Geometrie, der der Fluss folgt, von dem abweicht, was das Alicat-Gerät erwartet, werden die Werte, die das Alicat-Gerät für die Flussrate meldet, weitgehend bedeutungslos.  

Um Probleme zu vermeiden, die aufgrund von Strahlen auftreten können, verwenden Alicat-Geräte bei hohen Durchflussraten nachgeschaltete Ventile und größere Öffnungen, um die Strecke zu verkürzen, die der Strahl benötigt, um sich zu zerstreuen, und um sicherzustellen, dass die Durchflussmessungen sehr genau sind, da die Strahlen keinen Einfluss auf die Durchflussmessung haben.  

Dies ist normalerweise kein Problem, das bei Geräten mit geringerem Durchfluss auftritt. Da der Abstand der Vena contracta vom Ventil oder der Blende von der Durchflussrate abhängt und bei geringerem Durchfluss näher am Ventil oder der Blende liegt, kann sich der Durchfluss bei geringeren Durchflussraten in erster Linie normalisieren, bevor er die laminaren Durchflusselemente von Alicat erreicht. Bei hohen Durchflussraten bewegt sich die Vena contracta weiter stromabwärts von der Durchflussbegrenzung und benötigt mehr Strecke, um sich wieder ganz auszudehnen. Aus demselben Grund können kleine Prozessanschlüsse nicht für Geräte mit hohem Durchfluss verwendet werden, da nicht genügend Zeit zur Verfügung steht, um alles wieder auszubreiten.  

Mehr Unterstützung

Die Anwendungsingenieure von Alicat sind darauf vorbereitet, Ihnen bei der Vermeidung von Spritzern zu helfen, indem sie die richtigen Gerätekonfigurationen für Ihre Bedürfnisse auswählen, um eine konsistente, genaue und wiederholbare Durchflussmessung und -regelung zu gewährleisten.