Vorteks akış dönüştürücüsünün akış ölçümü, Karman Vortices ilkesine göredir. Bir blöf gövdesi boruya dikey olarak yerleştirildiğinde, sıvı blöf gövdesi etrafında akarken, “Karman Vortices” olarak bilinen bu girdaplar, blöf gövdesinin her iki tarafında dönüşümlü olarak düzenli girdap sütunları üretilecektir (Şekil 1'de gösterilmiştir). Girdapları atan direnç parçası “blöf cisimciği” olarak adlandırılır. Girdap dökülme sıklığı sıvının hızı ile ilgilidir. Aşağıdaki formülle ifade edilir:
Buna göre : f ---- Karman Girdap dökülme sıklığı
Sr ---- Strouhal numarası
U ---- borudaki ortalama hız
d ---- blöf cisim giriş yüzünün genişliği
m ---- her iki taraftaki akış alanı toplamının oranı ve ölçüm borusu bölümü alanı
U1 ---- blöf gövdesinin iki tarafındaki ortalama hız
Buna göre : D ---- borunun iç çapı
d ---- blöf gövdesi giriş yüzünün genişliği (birim: mm)
Şekil 1
Strouhal sayısı, blöf cisimciği şekli ve Reynolds sayısı ile ilgilidir (grafik 2'de gösterilmiştir). Tablodan, Reynolds sayısının aralığı ~ olduğunda Sr temelde sabittir.
Tablo 2
Aşağıdaki gibi anlık hacimsel akış qformülü:
Metre faktörü K formülü aşağıdaki gibidir:
Buna göre : q ---- akış dönüştürücü boyunca hacimsel akış hızı (birim: m3 / s)
f ---- girdap frekansı (birim: Hz)
k ---- vorteks akış dönüştürücüsünün metre faktörü (birim: m)
U ---- borudaki ortalama hız (birim: m / s)
Grafik 2, girdap akış ölçerin hacimsel akış hızının girdap frekansı ile orantılı olduğunu göstermektedir. Ölçer faktörü K, sadece blöf cisimciğinin geometri parametresi ile ilgilidir, sıvı ve bileşenlerin fiziksel karakteriyle ilgili değildir.
Projede kullanılan vorteks debimetrenin ortak formülü aşağıdaki gibidir:
Buna göre: f ---- Karman Girdaplarının serbest bırakma frekansı (birim: Hz)
q ---- hacimsel akış hızı (birim: m3 / h)
Strouhal Sr sayısının tanıtımı:
Strouhal sayısı, Vortex Akış Dönüştürücüsünde çok önemli bir faktördür. Belirli Reynolds sayısı aralığında, Strouhal sayısı sabite yaklaşır. Eğri içindeki Sr≈0.17 düz bölgesi aralığında (grafik 2 olarak gösterilmiştir), vortislerin dökülme frekansı hız ile orantılıdır, böylece frekans (f) tespit edildiği sürece hız (v) elde edilecektir ve hacimsel akış oranı v'ye göre elde edilecektir. Sıvı boru hattında akarken Reynolds sayısı ~ arasında olduğunda, Strouhal sayısı sabit olarak görülür, bu da ölçüm aralığının doğruluğunu garanti edebilir. Yukarıdaki Reynolds sayısı aralığının dışında ise, Reynolds sayısı azaldıkça veya arttıkça Sr artacaktır, doğrusal olmama meydana gelecektir. Reynolds sayısı, girdap dökülmesine rağmen 'ye düştüğünde, doğrusal olmama nedeniyle ölçüm doğruluğu azalacaktır. Dolayısıyla Reynolds sayısı ~, Vorteks akış dönüştürücüsünün ölçüm aralığı olarak anılacaktır.
