تحليل عددي و تجربي عملكرد دبي‌سنج‌ اريفيسي صنعتي در يك واحد نيروگاهي

Numerical and Experimental investigation performance of industrial orifice flowmeter in a power plant

اريفيس ­ها يكي از وسايل رايج اندازه­ گيري دبي سيال درون لوله­ ها مي­باشند. اساس كار دبي­ سنج اريفيسي ايجاد اختلاف فشار سيال قبل و بعد از اريفيس مي­باشد كه با استفاده از آن مي­توان دبي واقعي سيال را اندازه گيري كرد. ميزان افت فشار ايجاد شده در اريفيس و نيز ضريب تخليه آن تابع شكل هندسي، نسبت قطر دهانه اريفيس به قطر لوله و عدد رينولدز سيال مي­باشد. در اين تحقيق عملكرد و دقت اندازه­ گيري يك دبي­ سنج اريفيسي براي اندازه­ گيري مقدار دبي آب خنك­ كاري در يك نيروگاه حرارتي نمونه مورد بررسي قرار گرفته است. به منظور تعيين ميزان افت فشار آب در دو طرف اريفيس در دبي­ هاي مختلف، اريفيس دبي­ سنج به همراه اتصالات آن درنظر گرفته شده و جريان سيال داخل آن شبيه­ سازي شده است. با توجه به مغشوش بودن جريان آب، از مدل اغتشاشي k-e استاندارد استفاده شده است. منحني عملكرد اريفيس با روش عددي بدست آورده شده و با منحني عملكرد واقعي اريفيس بدست آمده از نتايج تجربي مقايسه شده كه بيانگر تطابق مناسب است. همچنين ضريب تخليه اريفيس در حالت حل عددي و تست آزمايشگاهي نيز به دست آورده شده و با مقادير داده شده توسط استاندارهاي معتبر مقايسه شده است. تحليل عددي ميدان جريان مشخص نموده است كه سرعت بيشينه در فاصله ­اي حدود قطر دهانه اريفيس و در پايين دست آن اتفاق مي­ افتد و در اين مقطع، سرعت جريان آب بيش از چهار برابر سرعت جريان آب ورودي به لوله است.

One of the most common of measuring mass fluid flow rate through the pipes are orifice flowmeter. Orifice flowmeters work based on the fluid pressure difference before and after of the orifice which could be measured acual mass flow rate. The orifice pressure drop and the discharge coefficient are related on geometrical shape of orifice, the ratio of orifice diameter to the pipe diameter and Reynolds number of fluid flow. In this study, the performance and accuracy of an orifice flow meter for measuring the mass flow rate of cooling water in a sample thermal power plant is examined. In order to determine the water pressure drop on both sides of the discharge orifice, the orifice flowmeter with connections taken into account and fluid flow inside it is simulated. Due to the turbulent flow of water, the standard k-e turbulence model is used. The performance orifice curve has been obtained numerically and it compares with the actual performance curve orifice obtained from experimental data. This comparision shows a good match. Also the orifice discharge coefficient obtained by numerical and experimental methods and compared with values given by valid standards that indicates good agreement. The numerical analysis has determined that maximum flow velocity occurs about one orifice diameter downstream of the orifice location and in this point, velocity of flow is more than four times the average velocity of flow in the pipe entrance.