આરેનોલ્ડ્સ નંબર (Re)પ્રવાહી મિકેનિક્સમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણહીન પરિમાણોમાંનું એક છે. તે વચ્ચેના સંબંધનું વર્ણન કરવામાં મદદ કરે છેજડત્વ બળ અને ચીકણું બળવહેતા પ્રવાહીમાં અને સામાન્ય રીતે પ્રવાહ છે કે કેમ તે નક્કી કરવા માટે વપરાય છેલેમિનર, ટ્રાન્ઝિશનલ, અથવા તોફાની.

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહ માપન માટે, રેનોલ્ડ્સ નંબર મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે પ્રવાહ શાસન સીધી અસર કરે છેપાઇપની અંદર વેગ પ્રોફાઇલ. અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટર એકોસ્ટિક પાથ પર પ્રવાહી વેગ માપે છે અને તે માહિતીનો ઉપયોગ સરેરાશ પ્રવાહ વેગ નક્કી કરવા માટે કરે છે, તેથી વેગ પ્રોફાઇલમાં ફેરફાર માપનની ચોકસાઈને પ્રભાવિત કરી શકે છે.

1. રેનોલ્ડ્સ નંબર શું છે?

પાઇપની અંદરના પ્રવાહ માટે, રેનોલ્ડ્સ નંબર આ રીતે વ્યક્ત કરી શકાય છે:

ફરી = ρVD / μ

અથવા:

ફરી = વીડી / ν

ક્યાં:

• Re= રેનોલ્ડ્સ નંબર
• ρ= પ્રવાહી ઘનતા
• V= સરેરાશ પ્રવાહ વેગ
• D= પાઇપનો અંદરનો વ્યાસ
• μ= ગતિશીલ સ્નિગ્ધતા
• ν= ગતિશીલ સ્નિગ્ધતા

રેનોલ્ડ્સ નંબર પરિમાણહીન છે.

સામાન્ય રીતે, ગોળાકાર પાઇપમાં પ્રવાહ માટે:

• આશરે < 2,300→ લેમિનર પ્રવાહ
• ફરી ≈ ૨,૩૦૦–૪,૦૦૦→ સંક્રમણ પ્રવાહ
• આશરે > ૪,૦૦૦→ તોફાની પ્રવાહ

આ મૂલ્યો સંપૂર્ણ સીમાઓને બદલે સામાન્ય માર્ગદર્શિકા છે, કારણ કે વાસ્તવિક પ્રવાહની સ્થિતિ પાઇપ ભૂમિતિ અને વિક્ષેપના આધારે બદલાઈ શકે છે.

2. લેમિનાર અને ટર્બ્યુલન્ટ ફ્લો વચ્ચે શું તફાવત છે?

મુખ્ય તફાવત એ છે કે પાઇપમાં વેગ કેવી રીતે વિતરિત થાય છે.

લેમિનાર ફ્લો

લેમિનર પ્રવાહમાં, પ્રવાહી પ્રમાણમાં વ્યવસ્થિત સ્તરોમાં ફરે છે.

વેગ પ્રોફાઇલ સામાન્ય રીતે વધુ સ્પષ્ટ હોય છે, જેમાં:

• પાઇપ દિવાલ પાસે ઓછો વેગ
• કેન્દ્ર તરફ વધુ વેગ
• પ્રમાણમાં અનુમાનિત પેરાબોલિક વેગ પ્રોફાઇલ

એક સરળ રજૂઆત છે:

દિવાલ → ઓછી ગતિ → ઉચ્ચ ગતિ → ઓછી ગતિ → દિવાલ

તોફાની પ્રવાહ

તોફાની પ્રવાહમાં, પ્રવાહી ગતિ ઘણી વધુ અનિયમિત હોય છે.

નાના પાયે વધઘટ અને મિશ્રણને કારણે વેગ પ્રોફાઇલ લેમિનર પ્રવાહની તુલનામાં સપાટ બને છે.

આનો અર્થ એ થાય કે રેનોલ્ડ્સ નંબર સાથે પાઇપમાં વેગ વિતરણ નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે.

૩. અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટર માટે આ શા માટે મહત્વપૂર્ણ છે?

અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટર પાઇપમાંથી પસાર થતા પ્રવાહીના કુલ જથ્થાને સીધું માપતું નથી.

તેના બદલે, તે માપે છેપ્રવાહીનો વેગઅને પછી વોલ્યુમેટ્રિક ફ્લો રેટની ગણતરી કરે છે.

સરળ સ્વરૂપમાં:

ક્યૂ = વી × એ

ક્યાં:

• Q= વોલ્યુમેટ્રિક પ્રવાહ દર
• V= સરેરાશ પ્રવાહ વેગ
• A= પાઇપ ક્રોસ-સેક્શનલ વિસ્તાર

પડકાર એ છે કે અલ્ટ્રાસોનિક એકોસ્ટિક પાથ પર માપવામાં આવતો વેગ સમગ્ર પાઇપમાં સરેરાશ વેગ જેટલો બરાબર ન પણ હોય.

તેથી, સાધનએ માપેલા ધ્વનિ વેગ અને વાસ્તવિક સરેરાશ પ્રવાહ વેગ વચ્ચેના સંબંધને ધ્યાનમાં લેવો જોઈએ.

આ સંબંધ વેગ પ્રોફાઇલથી ખૂબ પ્રભાવિત છે.

4. રેનોલ્ડ્સ નંબર વેલોસિટી પ્રોફાઇલને કેવી રીતે બદલે છે?

બે કિસ્સાઓનો વિચાર કરો.

લો રેનોલ્ડ્સ નંબર

નીચા Re પર, પ્રવાહ લેમિનર હોઈ શકે છે.

વેગ પ્રોફાઇલ મજબૂત રીતે વક્ર છે:

કેન્દ્ર વેગ > સરેરાશ વેગ > દિવાલની નજીકનો વેગ

જો અલ્ટ્રાસોનિક એકોસ્ટિક પાથ પાઇપના ચોક્કસ પ્રદેશમાંથી પસાર થાય છે, તો માપેલ વેગ ક્રોસ-સેક્શનલ સરેરાશ વેગથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોઈ શકે છે.

હાઇ રેનોલ્ડ્સ નંબર

ઊંચા Re પર, પ્રવાહ તોફાની બને છે.

મિશ્રણ કરવાથી વેગ પ્રોફાઇલ વધુ સારી બને છે, જોકે પાઇપ દિવાલ તરફ વેગ હજુ પણ ઘટે છે.

તેથી, એકોસ્ટિક-પાથ વેગનો સરેરાશ પાઇપ વેગ સાથે અલગ સંબંધ હોઈ શકે છે.

આ એક કારણ છે કે અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટર ફક્ત એવું માની શકતું નથી કે એક માપેલ વેગ મૂલ્ય હંમેશા સમાન સરેરાશ પ્રવાહ વેગને અનુરૂપ હોય છે.

5. રેનોલ્ડ્સ નંબર અને ટ્રાન્ઝિટ-ટાઇમ અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટર

ટ્રાન્ઝિટ-ટાઇમ અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટર માટે, આ સાધન અપસ્ટ્રીમ અને ડાઉનસ્ટ્રીમ અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રાન્ઝિટ સમય વચ્ચેનો તફાવત માપે છે.

મૂળભૂત સંબંધને આ રીતે સરળ બનાવી શકાય છે:

પ્રવાહ વેગ ∝ પરિવહન-સમય તફાવત

માપેલ વેગ અલ્ટ્રાસોનિક એકોસ્ટિક પાથ સાથે વેગ ઘટક સાથે સંકળાયેલ છે.

જોકે, વાસ્તવિક વોલ્યુમેટ્રિક પ્રવાહ દર આના પર આધાર રાખે છેસમગ્ર પાઇપ ક્રોસ-સેક્શનમાં સરેરાશ વેગ.

તેથી, સાધનએ માપેલા ધ્વનિ વેગને સરેરાશ પ્રવાહ વેગ સાથે સાંકળવો જોઈએ.

આ સંબંધ આનાથી પ્રભાવિત થઈ શકે છે:

• રેનોલ્ડ્સ નંબર
• એકોસ્ટિક પાથ સ્થાન
• એકોસ્ટિક પાથની સંખ્યા
• ફ્લો પ્રોફાઇલ
• પાઇપ વ્યાસ
• પ્રવાહમાં ખલેલ

૬. ઓછા પ્રવાહ દરે અસર શા માટે વધુ મહત્વપૂર્ણ છે?

ત્યારથી:

ફરી = ρVD / μ

જ્યારે પ્રવાહ વેગ ઘટે છે, ત્યારે રેનોલ્ડ્સની સંખ્યા પણ ઘટે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ઊંચા પ્રવાહ દરે કાર્યરત સિસ્ટમમાં સંપૂર્ણપણે તોફાની પ્રવાહ વિકસિત થઈ શકે છે, જ્યારે ખૂબ જ ઓછા પ્રવાહ દરે કાર્યરત તે જ સિસ્ટમ ટ્રાન્ઝિશનલ અથવા લેમિનર શાસનનો સંપર્ક કરી શકે છે.

તેથી પ્રવાહ દર બદલાતા વેગ પ્રોફાઇલ નોંધપાત્ર રીતે બદલાઈ શકે છે.

આનો અર્થ એ છે કે વચ્ચેનો સંબંધ:

એકોસ્ટિક-પાથ વેગ

અને

સરેરાશ પાઇપ વેગ

પણ બદલાઈ શકે છે.

કેટલાક અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટર માટે, ખૂબ ઓછા પ્રવાહ દર અથવા ખૂબ જ ચીકણા પ્રવાહીને માપતી વખતે આ એક મહત્વપૂર્ણ વિચારણા બની શકે છે.

7. પ્રવાહી સ્નિગ્ધતા શા માટે મહત્વપૂર્ણ છે?

રેનોલ્ડ્સ નંબર સ્નિગ્ધતા સાથે વિપરીત રીતે સંબંધિત છે:

ફરી = ρVD / μ

જો સ્નિગ્ધતા વધે છે, તો સમાન પાઇપ વ્યાસ, ઘનતા અને પ્રવાહ વેગ માટે રેનોલ્ડ્સ નંબર ઘટે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, એક જ પાઇપમાંથી સમાન વેગથી વહેતા બે પ્રવાહીનો વિચાર કરો:

પાણી → ઓછી સ્નિગ્ધતા → ઉચ્ચ Re

ભારે તેલ → ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા → નીચું Re

ભારે તેલમાં તેની સ્નિગ્ધતા વધુ હોવાથી, તેની વેગ પ્રોફાઇલ વધુ સ્પષ્ટ હોઈ શકે છે.

તેથી, પાઇપ વ્યાસ અને પ્રવાહ વેગ સમાન હોવા છતાં, વિવિધ પ્રવાહી માપતી વખતે સમાન અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટર અલગ રીતે વર્તે છે.

8. સીધી પાઇપ લંબાઈ રેનોલ્ડ્સ નંબર સાથે કેમ સંબંધિત છે?

રેનોલ્ડ્સ નંબર એ પણ સમજાવવામાં મદદ કરે છે કે પૂરતી સીધી પાઇપ લંબાઈ કેમ મહત્વપૂર્ણ છે.

કોણી, વાલ્વ, રીડ્યુસર અથવા અન્ય ફિટિંગ પછી, ફ્લો પ્રોફાઇલમાં ખલેલ પહોંચી શકે છે.

પ્રવાહને વધુ સ્થિર પ્રોફાઇલ તરફ વિકસાવવા માટે પૂરતા અંતરની જરૂર છે.

વિકાસ પ્રક્રિયા નીચેના પરિબળો પર આધારિત છે:

• રેનોલ્ડ્સ નંબર
• પાઇપ વ્યાસ
• પાઇપ ખરબચડી
• ખલેલનો પ્રકાર
• પ્રવાહ વેગ

જો અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટર અપસ્ટ્રીમ ડિસ્ટર્બન્સની ખૂબ નજીક ઇન્સ્ટોલ કરેલું હોય, તો માપેલ એકોસ્ટિક વેગ અસમપ્રમાણ અથવા ફરતા વેગ પ્રોફાઇલ દ્વારા ખૂબ પ્રભાવિત થઈ શકે છે.

આ માપન ભૂલો રજૂ કરી શકે છે.

એટલા માટે અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટર માટે લાક્ષણિક ઇન્સ્ટોલેશન માર્ગદર્શિકા ભલામણ કરી શકે છે:

ઉપર તરફનો સીધો પાઇપ ≥ 10D

ડાઉનસ્ટ્રીમ સીધો પાઇપ ≥ 5D

ક્યાંD એ પાઇપનો અંદરનો વ્યાસ છે.

9. શું ઉચ્ચ રેનોલ્ડ્સ નંબરનો અર્થ હંમેશા વધુ સારી ચોકસાઈ હોય છે?

જરૂરી નથી.

રેનોલ્ડ્સનો ઊંચો આંકડો સામાન્ય રીતે વધુ તોફાની પ્રવાહ સૂચવે છે, પરંતુ માપનની ચોકસાઈ અન્ય ઘણા પરિબળો પર આધારિત છે.

આમાં શામેલ છે:

• ફ્લો પ્રોફાઇલ
• ટ્રાન્સડ્યુસર ઇન્સ્ટોલેશન
• પાઇપની સ્થિતિ
• સીધી પાઇપ લંબાઈ
• સિગ્નલ ગુણવત્તા
• એકોસ્ટિક પાથ રૂપરેખાંકન
• પ્રવાહી ગુણધર્મો
• મીટર કેલિબ્રેશન

તેથી, રેનોલ્ડ્સ નંબરને મહત્વપૂર્ણ માનવો જોઈએપ્રવાહ-સ્થિતિ પરિમાણ, ફ્લો મીટર ચોકસાઈના સીધા સૂચકને બદલે.

૧૦. મલ્ટી-પાથ અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટર ફ્લો પ્રોફાઇલ પ્રત્યે ઓછા સંવેદનશીલ કેમ હોય છે?

આ મલ્ટી-પાથ અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો માપનના મહત્વપૂર્ણ ફાયદાઓમાંનો એક છે.

એક જ ધ્વનિ માર્ગ પાઇપના મર્યાદિત પ્રદેશમાં વેગનું નમૂના લે છે.

મલ્ટી-પાથ ફ્લો મીટર વિવિધ સ્થાનો પર અનેક એકોસ્ટિક પાથનો ઉપયોગ કરે છે.

સૈદ્ધાંતિક રીતે:

સિંગલ પાથ

→ એક ધ્વનિ માર્ગ પર વેગ માપે છે

મલ્ટી-પાથ

→ પાઇપના બહુવિધ પ્રદેશોના નમૂના લે છે

આ સાધન આ માપનો ઉપયોગ એકંદર વેગ વિતરણનું વધુ સારું પ્રતિનિધિત્વ મેળવવા માટે કરી શકે છે.

તેથી, મલ્ટી-પાથ અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટર ઘણીવાર એવા કાર્યક્રમો માટે પસંદ કરવામાં આવે છે જ્યાં:

• ફ્લો પ્રોફાઇલ જટિલ છે
• ઉચ્ચ ચોકસાઈ જરૂરી છે
• પાઇપનો વ્યાસ મોટો છે
• પ્રવાહમાં ખલેલ ટાળવી મુશ્કેલ છે

રેનોલ્ડ્સ નંબર અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો માપનને અસર કરે છે કારણ કે તે પ્રભાવિત કરે છેપાઇપની અંદર પ્રવાહ શાસન અને વેગ પ્રોફાઇલ.

મૂળભૂત સંબંધ છે:

ફરી = ρVD / μ

જેમ જેમ રેનોલ્ડ્સ નંબર બદલાય છે, તેમ પ્રવાહ લેમિનર, ટ્રાન્ઝિશનલ અને ટર્બ્યુલન્ટ શાસન વચ્ચે સંક્રમણ કરી શકે છે. આ પાઇપમાં વેગ વિતરણમાં ફેરફાર કરે છે અને તેથી અલ્ટ્રાસોનિક એકોસ્ટિક પાથ સાથે માપવામાં આવતા વેગ અને વાસ્તવિક સરેરાશ પ્રવાહ વેગ વચ્ચેના સંબંધને અસર કરે છે.

વ્યવહારુ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહ માપન માટે, રેનોલ્ડ્સ નંબરને આ સાથે ધ્યાનમાં લેવો જોઈએ:

પ્રવાહ વેગ + પ્રવાહી સ્નિગ્ધતા + પાઇપ વ્યાસ + પ્રવાહ પ્રોફાઇલ + સીધી પાઇપ લંબાઈ + એકોસ્ટિક પાથ ગોઠવણી

રેનોલ્ડ્સ નંબર સમજવાથી એન્જિનિયરોને વધુ સારી રીતે મૂલ્યાંકન કરવામાં મદદ મળે છેપ્રવાહની સ્થિતિ, સેન્સર ઇન્સ્ટોલેશન, માપનની અનિશ્ચિતતા, અને ચોક્કસ એપ્લિકેશન માટે અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટરની યોગ્યતા.