रेनॉल्ड्स संख्या (Re)द्रव यांत्रिकीमधील सर्वात महत्त्वाच्या परिमाणरहित मापदंडांपैकी एक आहे. हे यांच्यातील संबंधांचे वर्णन करण्यास मदत करते.जडत्वीय बल आणि चिकट बलवाहत्या द्रवामध्ये आणि प्रवाह आहे की नाही हे ठरवण्यासाठी सामान्यतः वापरले जाते.स्तरित, संक्रमणशील किंवा अशांत.

अल्ट्रासोनिक प्रवाह मापनासाठी रेनॉल्ड्स संख्या महत्त्वाची आहे कारण प्रवाह प्रणालीचा थेट परिणाम होतोपाईपच्या आतील वेग प्रोफाइलअल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर ध्वनिक मार्गावर द्रवाचा वेग मोजतो आणि त्या माहितीचा वापर करून सरासरी प्रवाह वेग निश्चित करतो, त्यामुळे वेग प्रोफाइलमधील बदल मोजमापाच्या अचूकतेवर परिणाम करू शकतात.

१. रेनॉल्ड्स नंबर म्हणजे काय?

पाईपमधील प्रवाहासाठी, रेनॉल्ड्स संख्या खालीलप्रमाणे व्यक्त केली जाऊ शकते:

Re = ρVD / μ

किंवा:

Re = VD / ν

जिथे:

• Re= रेनॉल्ड्स संख्या
• ρ= द्रव घनता
• V= सरासरी प्रवाह वेग
• D= पाईपचा आतील व्यास
• μ= गतिमान स्निग्धता
• ν= कायनेटिक व्हिस्कोसिटी

रेनॉल्ड्स संख्या ही एककहीन असते.

सर्वसाधारणपणे, गोलाकार पाईपमधील प्रवाहासाठी:

• Re < अंदाजे २,३००→ स्तरित प्रवाह
• रे ≈ २,३००–४,०००→ संक्रमणकालीन प्रवाह
• Re > सुमारे ४,०००→ प्रक्षुब्ध प्रवाह

ही मूल्ये निश्चित मर्यादा नसून सर्वसाधारण मार्गदर्शक तत्त्वे आहेत, कारण पाईपची रचना आणि त्यातील अडथळ्यांनुसार प्रवाहाची प्रत्यक्ष परिस्थिती बदलू शकते.

२. स्तरीय आणि अशांत प्रवाहामध्ये काय फरक आहे?

पाईपमध्ये वेग ज्या प्रकारे वितरित होतो, त्यात मुख्य फरक आहे.

स्तरित प्रवाह

स्तरित प्रवाहात, द्रव तुलनेने सुव्यवस्थित थरांमध्ये वाहतो.

वेग प्रोफाइल सामान्यतः अधिक ठळक असतो, ज्यामध्ये:

• पाईपच्या भिंतीजवळ कमी वेग
• केंद्राकडे जास्त वेग
• तुलनेने अंदाज लावता येण्याजोगा पॅराबोलिक वेग प्रोफाइल

याचे सरलीकृत स्वरूप खालीलप्रमाणे आहे:

भिंत → कमी वेग → जास्त वेग → कमी वेग → भिंत

अशांत प्रवाह

प्रक्षुब्ध प्रवाहात, द्रवाची हालचाल खूपच अनियमित असते.

लहान प्रमाणातील चढउतार आणि मिश्रणामुळे स्तरीय प्रवाहाच्या तुलनेत वेग प्रोफाइल अधिक सपाट होतो.

याचा अर्थ असा की, रेनॉल्ड्स नंबरनुसार पाईपमधील वेगाच्या वितरणात लक्षणीय बदल होतो.

३. अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटरसाठी हे का महत्त्वाचे आहे?

अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर पाईपमधून जाणाऱ्या द्रवाचे एकूण घनफळ थेट मोजत नाही.

त्याऐवजी, ते मोजतेद्रवाचा वेगआणि मग व्हॉल्युमेट्रिक प्रवाह दराची गणना करते.

सोप्या भाषेत:

Q = V × A

जिथे:

• Q= आयतनिक प्रवाह दर
• V= सरासरी प्रवाह वेग
• A= पाईपचा आडवा छेद

आव्हान हे आहे की अल्ट्रासोनिक ध्वनिक मार्गावर मोजलेला वेग हा संपूर्ण पाईपमधील सरासरी वेगाइतका तंतोतंत असेलच असे नाही.

म्हणून, उपकरणाने मोजलेला ध्वनिक वेग आणि प्रत्यक्ष सरासरी प्रवाह वेग यांच्यातील संबंध विचारात घेतला पाहिजे.

या संबंधावर वेग प्रोफाइलचा जोरदार प्रभाव पडतो.

४. रेनॉल्ड्स नंबरमुळे वेग प्रोफाइलमध्ये कसा बदल होतो?

दोन प्रकरणे विचारात घ्या.

कमी रेनॉल्ड्स संख्या

कमी Re असताना, प्रवाह स्तरित असू शकतो.

वेग प्रोफाइल तीव्रपणे वक्र आहे:

केंद्र वेग > सरासरी वेग > भिंतीजवळील वेग

जर अल्ट्रासोनिक ध्वनिक मार्ग पाईपच्या विशिष्ट भागातून जात असेल, तर मोजलेला वेग हा आडव्या छेदाच्या सरासरी वेगापेक्षा लक्षणीयरीत्या वेगळा असू शकतो.

उच्च रेनॉल्ड्स संख्या

उच्च Re वर, प्रवाह अशांत होतो.

मिश्रणामुळे वेगाचा आलेख अधिक सपाट होतो, तरीही पाईपच्या भिंतीकडे वेग कमी होत जातो.

त्यामुळे ध्वनी-मार्गाच्या वेगाचा सरासरी पाईप वेगाशी वेगळा संबंध असू शकतो.

हे एक कारण आहे की अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर असे गृहीत धरू शकत नाही की मोजलेले एक वेग मूल्य नेहमी समान सरासरी प्रवाह वेगाशी जुळते.

५. रेनॉल्ड्स नंबर आणि ट्रान्झिट-टाइम अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर्स

ट्रान्झिट-टाइम अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटरमध्ये, उपकरण अपस्ट्रीम आणि डाउनस्ट्रीम अल्ट्रासोनिक ट्रान्झिट वेळेतील फरक मोजते.

मूलभूत संबंध खालीलप्रमाणे सोप्या भाषेत मांडता येतो:

प्रवाहाचा वेग ∝ पारगमन-वेळेतील फरक

मोजलेला वेग हा अल्ट्रासोनिक ध्वनिक मार्गाच्या दिशेने असलेल्या वेगाच्या घटकाशी संबंधित असतो.

तथापि, प्रत्यक्ष व्हॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर यावर अवलंबून असतोसंपूर्ण पाईपच्या आडव्या छेदावरील सरासरी वेग.

म्हणून, उपकरणाने मोजलेल्या ध्वनिक वेगाचा संबंध सरासरी प्रवाह वेगाशी जोडला पाहिजे.

या नात्यावर खालील गोष्टींचा परिणाम होऊ शकतो:

• रेनॉल्ड्स संख्या
• ध्वनिक मार्गाचे स्थान
• ध्वनिक मार्गांची संख्या
• प्रवाह प्रोफाइल
• पाईपचा व्यास
• प्रवाहातील अडथळे

६. कमी प्रवाह दरांवर हा परिणाम अधिक महत्त्वाचा का असतो?

तेव्हापासून:

Re = ρVD / μ

जेव्हा प्रवाहाचा वेग कमी होतो, तेव्हा रेनॉल्ड्स संख्या देखील कमी होते.

उदाहरणार्थ, उच्च प्रवाह दराने कार्यरत असलेल्या प्रणालीमध्ये पूर्णपणे विकसित झालेला प्रक्षुब्ध प्रवाह असू शकतो, तर तीच प्रणाली अतिशय कमी प्रवाह दराने कार्यरत असताना संक्रमणकालीन किंवा स्तरीय प्रवाहाच्या अवस्थेकडे जाऊ शकते.

त्यामुळे प्रवाह दरात बदल झाल्यास वेग प्रोफाइलमध्ये लक्षणीय बदल होऊ शकतो.

याचा अर्थ असा की: यांच्यातील संबंध

ध्वनिक-मार्ग वेग

आणि

सरासरी पाईप वेग

बदलूही शकते.

काही अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर्ससाठी, खूप कमी प्रवाह दर किंवा अत्यंत चिकट द्रव मोजताना ही एक महत्त्वाची बाब ठरू शकते.

७. द्रवाची स्निग्धता का महत्त्वाची असते?

रेनॉल्ड्स संख्या आणि श्यानता यांचा व्यस्त संबंध असतो:

Re = ρVD / μ

पाईपचा व्यास, घनता आणि प्रवाहाचा वेग समान असताना, श्यानता वाढल्यास रेनॉल्ड्स संख्या कमी होते.

उदाहरणार्थ, एकाच पाईपमधून समान वेगाने वाहणाऱ्या दोन द्रवांचा विचार करा:

पाणी → कमी स्निग्धता → उच्च Re

जड तेल → उच्च स्निग्धता → कमी पुनर्प्रक्रिया

जड तेलाची स्निग्धता जास्त असल्यामुळे, त्याचा वेग प्रोफाइल अधिक ठळक असू शकतो.

त्यामुळे, पाईपचा व्यास आणि प्रवाहाचा वेग सारखा असला तरी, तेच अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर वेगवेगळे द्रव मोजताना वेगळ्या प्रकारे कार्य करू शकते.

८. सरळ पाईपची लांबी रेनॉल्ड्स नंबरशी का संबंधित आहे?

पुरेशी सरळ पाईपची लांबी का महत्त्वाची आहे, हे स्पष्ट करण्यास रेनॉल्ड्स नंबर देखील मदत करतो.

एल्बो, व्हॉल्व्ह, रिड्यूसर किंवा इतर फिटिंगनंतर, प्रवाहाचे स्वरूप विचलित होऊ शकते.

प्रवाहाला अधिक स्थिर स्वरूप प्राप्त करण्यासाठी पुरेसे अंतर आवश्यक असते.

विकास प्रक्रिया खालील घटकांवर अवलंबून असते:

• रेनॉल्ड्स संख्या
• पाईपचा व्यास
• पाईपचा खडबडीतपणा
• व्यत्ययाचा प्रकार
• प्रवाह वेग

जर अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर प्रवाहाच्या विरुद्ध दिशेच्या अडथळ्याच्या खूप जवळ बसवला असेल, तर मोजलेल्या ध्वनिक वेगावर असममित किंवा आवर्ती वेग प्रोफाइलचा तीव्र प्रभाव पडू शकतो.

यामुळे मापनात त्रुटी येऊ शकतात.

म्हणूनच अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटरच्या सर्वसाधारण इन्स्टॉलेशन मार्गदर्शिकेत खालील गोष्टींची शिफारस केली जाऊ शकते:

अपस्ट्रीम सरळ पाईप ≥ 10D

डाउनस्ट्रीम सरळ पाईप ≥ 5D

जिथेD हा पाईपचा आतील व्यास आहे.

९. रेनॉल्ड्स नंबर जितका जास्त असेल, तितकी अचूकता नेहमीच चांगली असते का?

तसे आवश्यक नाही.

उच्च रेनॉल्ड्स संख्या सामान्यतः अधिक प्रक्षुब्ध प्रवाह दर्शवते, परंतु मापनाची अचूकता इतर अनेक घटकांवर अवलंबून असते.

यामध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे:

• प्रवाह प्रोफाइल
• ट्रान्सड्यूसर इन्स्टॉलेशन
• पाईपची स्थिती
• सरळ पाईपची लांबी
• सिग्नल गुणवत्ता
• ध्वनिक मार्ग संरचना
• द्रव गुणधर्म
• मीटर कॅलिब्रेशन

म्हणून, रेनॉल्ड्स नंबरला महत्त्वाचे मानले पाहिजे.प्रवाह-स्थिती पॅरामीटरप्रवाह मापकाच्या अचूकतेचा थेट निर्देशक असण्याऐवजी.

१०. मल्टी-पाथ अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर्स फ्लो प्रोफाइलसाठी कमी संवेदनशील का असतात?

बहुमार्गी अल्ट्रासोनिक प्रवाह मापनाचा हा एक महत्त्वाचा फायदा आहे.

एकच ध्वनिक मार्ग पाईपच्या मर्यादित भागातील वेगाचे नमुना घेतो.

मल्टी-पाथ फ्लो मीटर वेगवेगळ्या ठिकाणी अनेक ध्वनिक मार्गांचा वापर करतो.

संकल्पनात्मकदृष्ट्या:

एकच मार्ग

→ एका ध्वनिक मार्गावरील वेग मोजते

बहु-पथ

→ पाईपच्या अनेक भागांचे नमुने घेते

हे उपकरण एकूण वेग वितरणाचे अधिक चांगले चित्रण मिळवण्यासाठी या मोजमापांचा वापर करू शकते.

त्यामुळे, खालील अनुप्रयोगांमध्ये मल्टी-पाथ अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर्सना अनेकदा प्राधान्य दिले जाते:

• प्रवाहाचे स्वरूप गुंतागुंतीचे आहे
• उच्च अचूकता आवश्यक आहे
• पाईपचा व्यास मोठा आहे
• प्रवाहातील अडथळे टाळणे अवघड आहे

रेनॉल्ड्स नंबर अल्ट्रासोनिक प्रवाह मापनावर परिणाम करतो कारण तो प्रभावित करतोपाईपच्या आतील प्रवाह प्रणाली आणि वेग प्रोफाइल.

मूलभूत संबंध असा आहे:

Re = ρVD / μ

रेनॉल्ड्स नंबर बदलल्यामुळे, प्रवाह स्तरित, संक्रमणकालीन आणि अशांत अवस्थांमध्ये बदलू शकतो. यामुळे पाईपमधील वेगाचे वितरण बदलते आणि म्हणूनच अल्ट्रासोनिक ध्वनिक मार्गावर मोजलेला वेग आणि प्रत्यक्ष सरासरी प्रवाह वेग यांच्यातील संबंधावर परिणाम होतो.

व्यावहारिक अल्ट्रासोनिक प्रवाह मापनासाठी, रेनॉल्ड्स नंबरचा विचार खालील बाबींसह केला पाहिजे:

प्रवाह वेग + द्रवाची चिकटपणा + पाईपचा व्यास + प्रवाह प्रोफाइल + सरळ पाईपची लांबी + ध्वनिक मार्गाची रचना

रेनॉल्ड्स नंबर समजून घेतल्याने अभियंत्यांना अधिक चांगल्या प्रकारे मूल्यांकन करण्यास मदत होते.प्रवाहाची स्थिती, सेन्सरची स्थापना, मापनातील अनिश्चितता आणि विशिष्ट अनुप्रयोगासाठी अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटरची उपयुक्तता.