Vortex Flowmeters

Vortex Flowmeter: Prinsip Kerja & Aplikasi

1Prinsip Kerja

Vortex flowmeter beroperasi berdasarkan fenomena jalan pusaran Kármán. Ketika cairan mengalir melewati benda tebing (pembuang pusaran), pusaran bergantian dihasilkan di hulu.Frekuensi pusaran ini (F) secara langsung proporsional dengan kecepatan cairan (u), seperti yang dijelaskan oleh persamaan:

F = St cdot frac{u}{d}

F: Frekuensi pelepasan pusaran (Hz)

St: Nomor Strouhal (tidak berdimensi, biasanya 0,17 ∼ 0,22 untuk aliran yang stabil)

u: Kecepatan rata-rata cairan (m/s)

d: Lebar badan tebing (m)

Jumlah Strouhal (St) tetap konstan dalam kisaran Reynolds tertentu (Re), memastikan linearitas antara frekuensi dan aliran.

2. Parameter utama

(1) Reynolds Number (Re) Range

Re = frac{rho u D}{mu}

Jangkauan pengukuran stabil: 2×104 ≤ Re ≤ 7×106

Di bawah Re < 2×104: St bervariasi, membuat pengukuran tidak dapat diandalkan.

Di atas Re > 7×106: Turbulensi dapat menyebabkan ketidakstabilan St.

(2) Metode Deteksi Pusaran

Sensor Piezoelectric: mendeteksi fluktuasi tekanan yang disebabkan oleh pusaran.

Sensor termal: Mengukur variasi suhu dari vortex shedding.

Sensor ultrasonik/kapasitif: Deteksi frekuensi tanpa kontak.

3. Keuntungan

✅ Tidak ada bagian yang bergerak: Minimal keausan, umur panjang.

✅ Wide Turndown Ratio (1:10 sampai 1:30): Cocok untuk berbagai tingkat aliran.

✅ Penurunan Tekanan Rendah: hemat energi dibandingkan dengan pelat lubang.

✅ Kompatibilitas cairan serbaguna: Bekerja dengan cairan, gas, dan uap.

4. Pembatasan

Sensitivitas terhadap getaran: Getaran eksternal dapat mengganggu akurasi sinyal.

Kecepatan aliran minimum yang diperlukan: Biasanya > 0,5 m/s untuk cairan, > 3 m/s untuk gas.

5. Aplikasi

Pengukuran aliran uap (misalnya, boiler, sistem HVAC)

Pemantauan Udara/Gas Terkompresi

Proses Kimia & Petrokimia

Pengolahan Air/Air Limbah

6. Output sinyal & Kalibrasi

Pulsa / Frekuensi Output: Langsung proporsional dengan aliran.

4 ′ 20 mA Output Analog: Untuk integrasi dengan sistem kontrol.

Kalibrasi: Dilakukan dengan menggunakan air atau udara, dengan St disesuaikan untuk cairan tertentu.

Kesimpulan

Vortex flowmeter menawarkan keandalan tinggi, pemeliharaan rendah, dan penerapan luas untuk pengukuran aliran industri.Kinerja mereka tergantung pada pemasangan yang tepat dan operasi dalam rentang Re stabilKemajuan di masa depan berfokus pada kompensasi getaran dan sensitivitas aliran rendah yang diperluas.