在測量流量時，有兩個關鍵因素會大大影響您的流量測量：層流和湍流。這些現象在流量計的行為中扮演重要角色，並會影響流量測量的準確性。讓我們深入瞭解層流與湍流的差異，探索一些將湍流的不利影響降至最低的技巧，並了解為什麼層流對流量計非常重要。
瞭解層流
層流是一種流體顆粒以平滑、平行層狀移動的外觀。這種有序的流動可以達到極佳的流體混合效果並減少能量損失，因此在各種流動應用中都是非常理想的。在層流中，流體的速度保持相對穩定。此特性可產生明確的流動輪廓，確保流量測量的一致性和精確性。層流通常是在低流速和流動無阻礙的情況下觀察到的。這表示流動路徑中沒有太多障礙物，例如：閥門、適配器或連接器。
瞭解渦流
當流体的流動受到破壞時就會產生湍流，通常是由閥門或轉接頭等限制與高流体速度共同造成的。這種現象稱為「湍流效應」，會導致混亂和非線性的流動模式。湍流是您希望在流量測量儀器的入口處避免的，因為它會影響流量測量的精確度。最好在流量儀器前有一層流。然而，儀器本身作為流量控制器使用，在儀器後面有一個閥門，可能會再次造成紊流。並非所有類型的流量計都會遇到這種不利情況。主要是使用flow meters的熱式bypass principle這種影響很敏感。基於科里奧利工作原理的流量計、超聲波流量計或「線上」流量測量（也稱為恆溫風速計）則不受湍流影響。
層流與湍流
您如何知道您的流動是層流還是湍流？
一般而言，可以說有兩種類型的流動：層流和湍流。您可以從圖片中看到，層流是透過在圓柱管中使用墨水的實驗來實現的。墨水被注入玻璃管的中間，水從玻璃管中流過。當水的速度仍然很低時，墨水似乎不會與水混合，流線是平行的；這就是所謂的層流。
如果水的速度增加，在某個速度下會發生突然的變化。水流完全打亂，水流經過油墨時變得均勻。流線變得混亂，不再是線性的，這就是所謂的湍流。
層流與渦流
雷諾數：關鍵參數
何時流動條件會導致層流或湍流？這取決於雷諾數 (Re)。雷諾數結合了四個變數：
- 管子直徑
- 流體速度
- 流體密度
- 流體的動態黏度
低雷诺数 (≤ 约 2300) 表示层流，而高雷诺数 (≥ 约 3000) 表示湍流。對於 2300 到 3000 之間的數值，流動可能是過渡性的，表現出層流和紊流的特性。
3 減少紊流不利影響的技巧
3 減少紊流不利影響的技巧
1) 優化製程幾何圖形；
在您的流動過程中，避免不必要的限制，例如閥門、適配器和彎頭耦合。這些都會引起湍流。如果有必要，請考慮在這些元件和流量計之間使用湍流濾波器。
2) 限制流速；
保持適當的管道長度以限制流速。最小管道長度至少為儀器入口處管道直徑的 10 倍，出口處管道直徑的 4 倍（用於流量計）。使用正確的管道長度有助於從紊流過渡到層流。
3) 套用湍流濾波器；
湍流過濾器有助於平滑流動，並在傳感器到達之前將湍流轉變回層流。有些流量計配備了整合式湍流濾波器，可提供有效的解決方案來對抗湍流效應。
為什麼要使用層流？
- 高準確度；層流可確保流量測量保持一致性和可靠性，從而獲得更高的測量準確度。這對於化學加工和製藥生產等關鍵應用非常重要。
- 壓降最小；憑藉其平滑的流動模式，層流可將流量計的壓降降至最低，從而降低能耗並優化系統性能。
- 低流量的理想選擇；層流在低流量應用中尤其理想，在湍流條件下維持精確度可能是一項挑戰。
層流元件
流量計內的延伸流道
這一切都取決於流程和應用
湍流的後果如何，在很大程度上取決於應用。以半導體製程為例，特別是鍍膜製程，例如鍍層沉積，湍流是不可能發生的！穩定的製程在這裡是不可或缺的。然而，在其他鍍膜製程中，例如火焰噴塗技術，由於流動壓力高，亂流的影響會較小。如果您需要為您的應用選擇最佳流量計的建議，請告知我們或download our e-book.
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