Orifice Flange

معرفی اوریفیس فلنچ

اوریفیس فلنچ یک سیستم اندازه‌گیری جریان سیال است که شامل یک دیسک دارای یک سوراخ مرکزی (اوریفیس پلیت) است که در میان دو فلنج قرار گرفته است. این سیستم برای اندازه‌گیری دبی سیالات (مایعات و گازها) در لوله‌ها با استفاده از افت فشار ایجاد شده در اثر عبور سیال از سوراخ مرکزی طراحی شده است.

اجزای اوریفیس فلنچ

1. اوریفیس پلیت (Orifice Plate): صفحه‌ای نازک که در مرکز آن یک سوراخ دقیق وجود دارد. این صفحه مسئول ایجاد افت فشار مورد نیاز برای اندازه‌گیری جریان است.
2. فلنج‌ها (Flanges): دو فلنج که اوریفیس پلیت بین آنها قرار می‌گیرد و به لوله‌ها متصل می‌شود.
3. تپ‌های فشار (Pressure Taps): سوراخ‌هایی که در فلنج‌ها یا در نزدیکی آنها قرار دارند تا فشار سیال در دو طرف اوریفیس پلیت اندازه‌گیری شود.
4. واشرها (Gaskets): برای جلوگیری از نشت سیال در محل اتصال فلنج‌ها استفاده می‌شود.

نحوه عملکرد اوریفیس فلنچ

زمانی که سیال از اوریفیس پلیت عبور می‌کند، سرعت آن افزایش و فشار کاهش می‌یابد. این افت فشار در دو طرف اوریفیس پلیت اندازه‌گیری می‌شود و از آن برای محاسبه دبی جریان استفاده می‌شود.

معادله‌های اساسی

1. معادله برنولی: P1​+21​ρv12​=P2​+21​ρv22​
   این معادله نشان می‌دهد که مجموع انرژی فشار و انرژی جنبشی در دو نقطه متفاوت از جریان سیال باید برابر باشد.
2. معادله تداوم جریان: A1​v1​=A2​v2​
   این معادله بیان می‌کند که دبی حجمی در طول لوله ثابت است.
3. معادله دبی:
   ​​Q=Cd​A2​ρ(1−(A1​A2​​)2)2ΔP​​
   • $Q$ دبی جریان است.
   • Cd​ ضریب دبی (Discharge Coefficient) است.
   • A2​ سطح مقطع سوراخ Orifice Plate است.
   • $\Delta P$ اختلاف فشار در دو طرف Orifice Plate است.
   • $\rho$ چگالی سیال است.
   • A1​ سطح مقطع لوله است.

انواع اوریفیس پلیت

1. اوریفیس پلیت هم‌مرکز (Concentric Orifice Plate): سوراخ در مرکز صفحه قرار دارد. این نوع رایج‌ترین نوع است و برای بیشتر کاربردها استفاده می‌شود.
2. اوریفیس پلیت خارج از مرکز (Eccentric Orifice Plate): سوراخ نزدیک به لبه صفحه قرار دارد. برای سیالات حاوی ذرات جامد یا مواد رسوب‌زا مناسب است.
3. اوریفیس پلیت قطاعی (Segmental Orifice Plate): سوراخ به صورت نیم‌دایره یا قطاعی است. برای سیالات دارای مواد جامد یا فیبر مناسب است.

مزایای اوریفیس فلنچ

• ساختار ساده و اقتصادی: ساختار ساده و هزینه تولید و نگهداری پایین.
• دقت کافی برای بسیاری از کاربردها: دقت قابل قبول برای بسیاری از فرآیندهای صنعتی.
• قابلیت استفاده در شرایط مختلف: مناسب برای سیالات مختلف از جمله گازها، مایعات و بخار.
• سهولت نصب و جایگزینی: نصب و جایگزینی اوریفیس پلیت آسان است.

معایب اوریفیس فلنچ

• افت فشار بالا: نسبت به Flow Nozzle و Venturi Meter افت فشار بیشتری ایجاد می‌کند.
• حساسیت به رسوبات و آلودگی: ذرات معلق و رسوبات می‌توانند سوراخ اوریفیس پلیت را مسدود کرده و دقت اندازه‌گیری را کاهش دهند.
• دقت کمتر در دبی‌های کم: در جریان‌های با دبی پایین دقت کمتری دارد.
• تغییر در شرایط دما و فشار: تغییرات دما و فشار می‌توانند بر دقت اندازه‌گیری تاثیر بگذارند.

کاربردهای اوریفیس فلنچ

• صنایع نفت و گاز: اندازه‌گیری جریان گازهای طبیعی و محصولات نفتی.
• نیروگاه‌ها: اندازه‌گیری جریان بخار و آب در بویلرها و توربین‌ها.
• صنایع شیمیایی: کنترل فرآیندهای تولیدی که نیاز به دقت در اندازه‌گیری جریان دارند.
• سیستم‌های آب و فاضلاب: اندازه‌گیری جریان آب و دیگر مایعات در سیستم‌های بزرگ.
• صنایع غذایی و دارویی: کنترل دقیق جریان مواد برای حفظ کیفیت محصول.

نحوه انتخاب اوریفیس فلنچ

برای انتخاب مناسب‌ترین اوریفیس فلنچ برای کاربرد خاص، باید عوامل زیر را در نظر گرفت:

• نوع سیال: ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی سیال می‌تواند تأثیر زیادی بر انتخاب نوع اوریفیس پلیت داشته باشد.
• محدوده دبی: میزان جریان سیال در سیستم باید به دقت مشخص شود تا اوریفیس فلنچ مناسب انتخاب شود.
• شرایط فشار و دما: فشار و دمای سیال در لوله نیز از عوامل مهم در انتخاب اوریفیس فلنچ هستند.
• میزان رسوبات و ذرات: در صورت وجود ذرات معلق یا رسوبات در سیال، باید نوع مناسب اوریفیس پلیت (مانند Eccentric یا Segmental) انتخاب شود.

نتیجه‌گیری

اوریفیس فلنچ یکی از ابزارهای پرکاربرد و موثر برای اندازه‌گیری جریان سیالات است که با داشتن ساختار ساده، هزینه تولید و نگهداری پایین، و دقت قابل قبول، برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مناسب است. انتخاب بین اوریفیس فلنچ و دیگر ابزارهای اندازه‌گیری جریان مانند Flow Nozzle و Venturi Meter بستگی به شرایط خاص فرآیند، هزینه و دقت مورد نیاز دارد.