रेनॉल्ड्स संख्या (Re)द्रव यांत्रिकी में आयामहीन मापदंडों में से एक सबसे महत्वपूर्ण मापदंड है। यह तरल और द्रव के बीच संबंध का वर्णन करने में मदद करता है।जड़त्वीय बल और श्यान बलयह किसी बहते हुए तरल पदार्थ में होता है और आमतौर पर यह निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है कि प्रवाहस्तरित, संक्रमणकालीन या अशांत.

अल्ट्रासोनिक प्रवाह मापन के लिए, रेनॉल्ड्स संख्या महत्वपूर्ण है क्योंकि प्रवाह व्यवस्था सीधे तौर पर प्रभावित करती है।पाइप के अंदर वेग प्रोफ़ाइलचूंकि एक अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर ध्वनिक पथ के साथ द्रव वेग को मापता है और उस जानकारी का उपयोग औसत प्रवाह वेग निर्धारित करने के लिए करता है, इसलिए वेग प्रोफ़ाइल में परिवर्तन माप सटीकता को प्रभावित कर सकते हैं।

1. रेनॉल्ड्स संख्या क्या है?

पाइप के अंदर प्रवाह के लिए, रेनॉल्ड्स संख्या को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

Re = ρVD / μ

या:

Re = VD / ν

कहाँ:

• Re= रेनॉल्ड्स संख्या
• ρ= द्रव घनत्व
• V= औसत प्रवाह वेग
• D= पाइप का आंतरिक व्यास
• μ= गतिशील श्यानता
• ν= गतिज श्यानता

रेनॉल्ड्स संख्या आयामहीन होती है।

सामान्य तौर पर, वृत्ताकार पाइप में प्रवाह के लिए:

• लगभग 2,300 से कम→ स्तरित प्रवाह
• Re ≈ 2,300–4,000→ संक्रमणकालीन प्रवाह
• लगभग 4,000 से अधिक→ अशांत प्रवाह

ये मान पूर्ण सीमाएं नहीं बल्कि सामान्य दिशानिर्देश हैं, क्योंकि वास्तविक प्रवाह की स्थिति पाइप की ज्यामिति और व्यवधानों के आधार पर भिन्न हो सकती है।

2. लैमिनर प्रवाह और टर्बुलेंट प्रवाह में क्या अंतर है?

मुख्य अंतर पाइप में वेग के वितरण के तरीके में है।

लामिना का प्रवाह

स्तरिक प्रवाह में, द्रव अपेक्षाकृत व्यवस्थित परतों में गति करता है।

वेग प्रोफ़ाइल आमतौर पर अधिक स्पष्ट होती है, जिसमें निम्नलिखित विशेषताएं होती हैं:

• पाइप की दीवार के पास वेग कम होता है
• केंद्र की ओर अधिक वेग
• एक अपेक्षाकृत अनुमानित परवलयिक वेग प्रोफ़ाइल

इसका सरलीकृत निरूपण इस प्रकार है:

दीवार → कम वेग → उच्च वेग → कम वेग → दीवार

अशांत प्रवाह

अशांत प्रवाह में, द्रव की गति कहीं अधिक अनियमित होती है।

सूक्ष्म स्तर पर होने वाले उतार-चढ़ाव और मिश्रण के कारण वेग प्रोफ़ाइल, लैमिनर प्रवाह की तुलना में अधिक सपाट हो जाती है।

इसका अर्थ यह है कि पाइप के आर-पार वेग वितरण रेनॉल्ड्स संख्या के साथ काफी हद तक बदल जाता है।

3. अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर के लिए यह क्यों महत्वपूर्ण है?

अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर पाइप से गुजरने वाले तरल पदार्थ की कुल मात्रा को सीधे नहीं मापता है।

इसके बजाय, यह मापता हैतरल का वेगऔर फिर आयतन प्रवाह दर की गणना करता है।

सरल रूप में:

Q = V × A

कहाँ:

• Q= आयतनिक प्रवाह दर
• V= औसत प्रवाह वेग
• A= पाइप का अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल

समस्या यह है कि अल्ट्रासोनिक ध्वनिक पथ के साथ मापा गया वेग पूरी पाइप में औसत वेग के बिल्कुल बराबर नहीं हो सकता है।

इसलिए, उपकरण को मापी गई ध्वनिक वेग और वास्तविक औसत प्रवाह वेग के बीच के संबंध को ध्यान में रखना चाहिए।

यह संबंध वेग प्रोफाइल से काफी हद तक प्रभावित होता है।

4. रेनॉल्ड्स संख्या वेग प्रोफाइल को कैसे बदलती है?

दो मामलों पर विचार करें।

कम रेनॉल्ड्स संख्या

कम Re पर, प्रवाह लैमिनर हो सकता है।

वेग का प्रोफाइल काफी घुमावदार है:

केंद्र का वेग > औसत वेग > दीवार के निकट का वेग

यदि अल्ट्रासोनिक ध्वनिक पथ पाइप के किसी विशेष क्षेत्र से होकर गुजरता है, तो मापा गया वेग अनुप्रस्थ काट के औसत वेग से काफी भिन्न हो सकता है।

उच्च रेनॉल्ड्स संख्या

उच्च Re मान पर, प्रवाह अशांत हो जाता है।

मिश्रण से वेग का प्रोफाइल अधिक सपाट हो जाता है, हालांकि पाइप की दीवार की ओर वेग अभी भी कम होता जाता है।

इसलिए ध्वनिक पथ वेग का औसत पाइप वेग के साथ अलग-अलग संबंध हो सकता है।

यही एक कारण है कि अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर यह मानकर नहीं चल सकता कि मापा गया एक वेग मान हमेशा समान औसत प्रवाह वेग के अनुरूप होता है।

5. रेनॉल्ड्स संख्या और पारगमन-समय अल्ट्रासोनिक प्रवाह मीटर

ट्रांजिट-टाइम अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर के लिए, उपकरण अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम अल्ट्रासोनिक ट्रांजिट समय के बीच के अंतर को मापता है।

मूल संबंध को इस प्रकार सरलीकृत किया जा सकता है:

प्रवाह वेग ∝ पारगमन-समय अंतर

मापी गई वेलोसिटी अल्ट्रासोनिक ध्वनिक पथ के अनुदिश वेलोसिटी घटक से संबंधित है।

हालांकि, वास्तविक आयतन प्रवाह दर इस पर निर्भर करती हैसंपूर्ण पाइप अनुप्रस्थ काट में औसत वेग.

इसलिए, उपकरण को मापी गई ध्वनिक वेग को औसत प्रवाह वेग से संबंधित करना होगा।

यह संबंध निम्नलिखित कारणों से प्रभावित हो सकता है:

• रेनॉल्ड्स संख्या
• ध्वनिक पथ स्थान
• ध्वनिक पथों की संख्या
• प्रवाह प्रोफ़ाइल
• पाइप का व्यास
• प्रवाह विक्षोभ

6. कम प्रवाह दर पर यह प्रभाव अधिक महत्वपूर्ण क्यों है?

तब से:

Re = ρVD / μ

जब प्रवाह का वेग घटता है, तो रेनॉल्ड्स संख्या भी घट जाती है।

उदाहरण के लिए, उच्च प्रवाह दर पर संचालित होने वाली प्रणाली में पूरी तरह से विकसित अशांत प्रवाह हो सकता है, जबकि बहुत कम प्रवाह दर पर संचालित होने वाली वही प्रणाली संक्रमणकालीन या स्तरित प्रवाह के करीब पहुंच सकती है।

इसलिए प्रवाह दर में परिवर्तन होने पर वेग का स्वरूप काफी हद तक बदल सकता है।

इसका अर्थ यह है कि इनके बीच का संबंध:

ध्वनिक पथ वेग

और

औसत पाइप वेग

इसमें भी बदलाव हो सकता है।

कुछ अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटरों के लिए, बहुत कम प्रवाह दर या अत्यधिक चिपचिपे तरल पदार्थों को मापते समय यह एक महत्वपूर्ण विचारणीय बिंदु बन सकता है।

7. द्रव की श्यानता क्यों मायने रखती है?

रेनॉल्ड्स संख्या श्यानता के व्युत्क्रमानुपाती होती है:

Re = ρVD / μ

यदि श्यानता बढ़ती है, तो समान पाइप व्यास, घनत्व और प्रवाह वेग के लिए रेनॉल्ड्स संख्या घटती है।

उदाहरण के लिए, एक ही पाइप से समान वेग से बहने वाले दो तरल पदार्थों पर विचार करें:

पानी → कम श्यानता → उच्च प्रतिरोध

भारी तेल → उच्च श्यानता → कम री

उच्च श्यानता के कारण भारी तेल का वेग प्रोफाइल कहीं अधिक स्पष्ट हो सकता है।

इसलिए, एक ही अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर अलग-अलग तरल पदार्थों को मापते समय अलग-अलग तरह से व्यवहार कर सकता है, भले ही पाइप का व्यास और प्रवाह वेग समान हों।

8. सीधी पाइप की लंबाई का रेनॉल्ड्स संख्या से क्या संबंध है?

रेनॉल्ड्स संख्या यह समझाने में भी मदद करती है कि पर्याप्त सीधी पाइप की लंबाई क्यों महत्वपूर्ण है।

एल्बो, वाल्व, रिड्यूसर या अन्य फिटिंग के बाद, प्रवाह का स्वरूप बाधित हो सकता है।

प्रवाह को अधिक स्थिर स्वरूप में विकसित होने के लिए पर्याप्त दूरी की आवश्यकता होती है।

विकास प्रक्रिया कई कारकों पर निर्भर करती है, जिनमें शामिल हैं:

• रेनॉल्ड्स संख्या
• पाइप का व्यास
• पाइप की खुरदरापन
• गड़बड़ी का प्रकार
• प्रवाह वेग

यदि अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर को अपस्ट्रीम विक्षोभ के बहुत करीब स्थापित किया जाता है, तो मापा गया ध्वनिक वेग एक असममित या घुमावदार वेग प्रोफ़ाइल से काफी प्रभावित हो सकता है।

इससे माप में त्रुटियां आ सकती हैं।

इसीलिए अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर के लिए एक सामान्य इंस्टॉलेशन दिशानिर्देश में निम्नलिखित की सिफारिश की जा सकती है:

अपस्ट्रीम सीधी पाइप ≥ 10D

अनुप्रवाह सीधी पाइप ≥ 5D

कहाँD पाइप का आंतरिक व्यास है।.

9. क्या उच्च रेनॉल्ड्स संख्या का अर्थ हमेशा बेहतर सटीकता होता है?

आवश्यक रूप से नहीं।

उच्च रेनॉल्ड्स संख्या आमतौर पर अधिक अशांत प्रवाह को इंगित करती है, लेकिन माप की सटीकता कई अन्य कारकों पर निर्भर करती है।

इसमे शामिल है:

• प्रवाह प्रोफ़ाइल
• ट्रांसड्यूसर स्थापना
• पाइप की स्थिति
• सीधी पाइप की लंबाई
• सिग्नल की गुणवत्ता
• ध्वनिक पथ विन्यास
• द्रव गुणधर्म
• मीटर अंशांकन

इसलिए, रेनॉल्ड्स संख्या को एक महत्वपूर्ण कारक के रूप में माना जाना चाहिए।प्रवाह-स्थिति पैरामीटरयह प्रवाह मीटर की सटीकता का प्रत्यक्ष संकेतक होने के बजाय, इस प्रकार कार्य करता है।

10. मल्टी-पाथ अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर प्रवाह प्रोफ़ाइल के प्रति कम संवेदनशील क्यों होते हैं?

यह मल्टी-पाथ अल्ट्रासोनिक प्रवाह मापन के महत्वपूर्ण लाभों में से एक है।

एक एकल ध्वनिक पथ पाइप के एक सीमित क्षेत्र के साथ वेग का नमूना लेता है।

एक मल्टी-पाथ फ्लो मीटर विभिन्न स्थानों पर कई ध्वनिक पथों का उपयोग करता है।

अवधारणात्मक रूप से:

एकल पथ

→ एक ध्वनिक पथ के अनुदिश वेग को मापता है

मल्टी-पाथ

→ पाइप के कई क्षेत्रों से नमूने लेता है

यह उपकरण इन मापों का उपयोग करके समग्र वेग वितरण का बेहतर प्रतिनिधित्व प्राप्त कर सकता है।

इसलिए, बहु-पथ अल्ट्रासोनिक प्रवाह मीटर उन अनुप्रयोगों के लिए अक्सर पसंद किए जाते हैं जहां:

• प्रवाह प्रोफ़ाइल जटिल है
• उच्च सटीकता आवश्यक है
• पाइप का व्यास बड़ा है
• प्रवाह में होने वाली बाधाओं से बचना मुश्किल है।

रेनॉल्ड्स संख्या अल्ट्रासोनिक प्रवाह माप को प्रभावित करती है क्योंकि यह निम्नलिखित कारकों को प्रभावित करती है:पाइप के अंदर प्रवाह व्यवस्था और वेग प्रोफ़ाइल.

मूल संबंध इस प्रकार है:

Re = ρVD / μ

रेनॉल्ड्स संख्या में परिवर्तन के साथ, प्रवाह लैमिनर, ट्रांज़िशनल और टर्बुलेंट अवस्थाओं के बीच परिवर्तित हो सकता है। इससे पाइप के आर-पार वेग वितरण में परिवर्तन होता है और इसलिए अल्ट्रासोनिक ध्वनिक पथ के अनुदिश मापे गए वेग और वास्तविक औसत प्रवाह वेग के बीच संबंध प्रभावित होता है।

व्यावहारिक अल्ट्रासोनिक प्रवाह मापन के लिए, रेनॉल्ड्स संख्या को निम्नलिखित के साथ ध्यान में रखा जाना चाहिए:

प्रवाह वेग + द्रव श्यानता + पाइप का व्यास + प्रवाह प्रोफ़ाइल + सीधी पाइप की लंबाई + ध्वनिक पथ विन्यास

रेनॉल्ड्स संख्या को समझने से इंजीनियरों को बेहतर मूल्यांकन करने में मदद मिलती है।प्रवाह की स्थितियाँ, सेंसर की स्थापना, माप में अनिश्चितता और किसी विशेष अनुप्रयोग के लिए अल्ट्रासोनिक प्रवाह मीटर की उपयुक्तता.