層流和湍流有什么區(qū)別？
2022年2月15日
Bronkhorst
| 層流和湍流是測量流量時需考慮的兩個重要方面。湍流效應何時發(fā)生？對流量計有什么影響？如何減少湍流的不利影響？
Bronkhorst與您分享3個小貼士，以盡量減少湍流的不利影響。 |
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為什么層流對流量計很重要？湍流對流量計的影響有多大取決于流量計的類型。如果您使用基于“旁路”工作原理的熱式流量計，其主流量通過節(jié)流元件，一小部分流量通過傳感器。 這兩部分流量之間的比例由傳感器上的壓降和層流中的阻力決定。湍流效應會干擾此比例。旁路傳感器儀表通常用于非常準確的測量，湍流效應對測量結(jié)果影響甚大。 基于“旁路”原理的熱式流量計在層流條件下表現(xiàn)優(yōu)化。 |
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什么是湍流效應？ |
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| 實際上，您會經(jīng)常遇到湍流。湍流可能是由裝置（如閥門或適配器）中的（過多）限制以及所用介質(zhì)的高流速造成的。這種效應稱為“湍流效應”。在每一次阻塞中，氣流都會被破壞，氣體流速也會發(fā)生變化。除了使用限制外，管道長度也是需要考慮的因素。由于湍流需要一段時間才能再次達到層流，因此使用正確的管道長度非常重要。 | ||||
湍流 |
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| 湍流是流量儀表入口處需要處理的一種情況，因為它會影響測量的準確性。建議在儀表之前調(diào)整為層流。然而，當儀表用作流量控制器時，儀表后面有閥門，可能會再次引起湍流。
湍流并非對所有類型的流量計都有不利影響。主要是使用旁路原理的熱式流量計對這種影響很敏感?；诳评飱W利、CTA（恒溫風速儀）或超聲波原理的流量計不受湍流影響。 |
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湍流 VS 層流如何判斷是層流還是湍流？層流通過在圓柱管中使用墨水的實驗得以可視化。墨水注入含水流的玻璃管中。當水的速度仍然很慢時，墨水似乎沒有與水混合，流線是平行的，這叫層流。 如果水的速度加快，在一定的速度下會發(fā)生突然的變化。流量完全中斷，水通過墨水變得均勻。流線是混沌的，不再是線性的，稱為湍流。 雷諾數(shù)（Re）的重要性理論上，流型取決于四個變量：
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| 這些變量結(jié)合起來提供了所謂的雷諾數(shù)（Re）,這是用于描述流動條件是導致層流還是湍流的重要條件。一般來說，層流發(fā)生在低雷諾數(shù)下(≤ ca. 2300)，湍流發(fā)生在高雷諾數(shù)下(≥ ca. 3000)。Re 2300-3000 之間有“過渡流“，意味著流量可以是層流或湍流（所提到的數(shù)字是針對圓柱形管道的）。 | ||||
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減少湍流不利影響的3個技巧？ |
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| 使用“旁路“原理熱式質(zhì)量流量計時，建議： | ||||
1) 盡量避免過程中出現(xiàn)限制，如閥門、變徑和彎管接頭： |
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2) 通過使用正確的管道長度限制流速。通常建議使用最小管道長度： |
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3) 在工藝流程中采用：“湍流”過濾器 |
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| 湍流過濾器將在流量到達傳感器之前對其進行過濾，使其再次成為層流。如今，流量計通常在流量計中集成此類過濾器（例如Bronkhorst EL-FLOW series）或在流量計內(nèi)部具有延伸的流道（例如Bronkhorst Low delta P flow meters)。 | ||||
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怎么選？基于工藝流程和應用很大程度上取決于應用中湍流的后果。例如在半導體工藝中，尤其是在涂層工藝（如沉積）中，湍流是萬萬不能的！穩(wěn)定的過程至關(guān)重要。然而，在其他涂層工藝，如火焰噴涂技術(shù)，由于氣流的高壓，湍流的影響較小。如您需要選擇流量計，請聯(lián)系我們。 |
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