طراحی و ساخت فلومتر الکترومغناطیسی آرایه‌ای جهت اندازه‌گیری پروفیل سرعت در کانال با مقطع مستطیلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس

2 هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس

3 استاد دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در این مقاله یک ساختار جدید از فلومتر الکترومغناطیسی با قابلیت اندازه‌گیری پروفیل سرعت در عرض یک کانال مستطیلی، ارائه شده است. فلومتر‌های الکترومغناطیسی موجود میانگین سرعت را اندازه‌گیری کرده و قابلیت تشخیص پروفیل سرعت در مقطع کانال را ندارند. جهت سنجش پروفیل سرعت از یک الکترومغناطیس آرایه‌ای با توانایی کنترل میدان مغناطیسی در عرض کانال استفاده شده است. ابعاد کانال مستطیلی 6×150 میلی‌متر مربع می‌باشد و میدان مغناطیسی توسط پنج عدد کویل با هسته از جنس آهن کم کربن و با قطر سیم 0.3 میلی‌متر ایجاد می‌گردد. از محلول 20 درصد وزنی آب و نمک NaOH با رسانایی S/m 4 به‌عنوان سیال عبوری از فلومتر استفاده شده است. فلومتر الکترومغناطیسی آرایه‌ای ساخته شده و به‌صورت تجربی در یک مسیر بسته آزمایش شده است. شبیه‌سازی سه‌بعدی فلومتر شامل میدان مغناطیسی، سرعت سیال و جریان القایی در الکترودها در نرم‌افزار المان محدود کامسول صورت گرفته است. به‌صورت تجربی و عددی فلومتر الکترومغناطیس آرایه‌ای یک‌بار در حالتی که میدان مغناطیسی یکنواخت و یکسان بوده و همچنین در حالتی که آرایه‌ها به‌صورت جداگانه فعال شده‌اند مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین پروفیل دبی ورودی پارابولیک و خطی، با تغییرات سرعت از 0 تا 10 لیتر بر دقیقه، در ورودی اعمال شده و سیگنال خروجی فلومتر ثبت شده است. نتایج تجربی و شبیه‌سازی تطبیق مناسبی داشته (میانگین خطا 16 درصد) و نشان دهنده عملکرد موفق فلومتر آرایه‌ای در سنجش پروفیل سرعت مقطع کانال می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design and fabrication of electromagnetic arrayed flow meter to measure velocity profiles in a rectangular channel

نویسندگان [English]

  • peyman hashemi 1
  • mohammad hossein sadeghi 3
  • vahid rezaee 1
1 tarbiat modares
3 faculty of mechanical engineering, Tarbiat Modares University
چکیده [English]

In this paper, a new structure of an electromagnetic flow meter capable of measuring the velocity profile in a rectangular channel is presented. Common electromagnetic flowmeters measure the average velocity and are not capable of detecting velocity profiles in the cross-section of the channel. An array electromagnet with the ability to control the magnetic field across the channel is used to measure the velocity profile. The dimensions of the rectangular channel are 6 × 150 mm2 and the magnetic field is created by five coils with a low carbon iron core with a wire diameter of 0.3 mm. 20% NaoH solution with a conductivity of 4 S/m is used as the fluid passing through the flowmeter. An electromagnetic arrayed flowmeter is fabricated and experimentally tested in a closed path. Three-dimensional simulations of flowmeter including magnetic field, fluid velocity and induced current at the electrodes are performed in the finite element software COMSOL.The arrayed electromagnetic flow meter is experimentally and numerically investigated when the magnetic field was uniform and the array is also activated separately. Also, the parabolic and linear inlet flow profiles, with speed changes from 0 to 10 liters per minute, are applied to the inlet and the flowmeter output signal is recorded. The experimental and simulation results have a good fit (mean error 16%) and show the successful performance of the array flowmeter in measuring the channel cross-sectional velocity profile.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electromagnetic flow meter
  • Velocity profile measurement
  • numerical simulation of fluid flow