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涡街流量计的工作原理及应用

   2011-05-02 594
核心提示:在特定的流动条件下,一部分流体动能会转化为流体振动,其振动频率与流速(流量)有确定的比例关系,依据这种原理工作的流量计称为

在特定的流动条件下,一部分流体动能会转化为流体振动,其振动频率与流速(流量)有确定的比例关系,依据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。目前流体振动流量计有三类:涡街流量计、旋进(旋涡进动)流量计和射流流量计。涡街流量计具有以下一些特点:
  ①输出为脉冲频率,其频率与被测流体的实际体积流量成正比,不受流体组分、密度、压力、温度的影响;
  ②测量范围宽,一般范围度可达10:1以上;
  ③精确度为中上水平;
  ④无可动部件,可靠性高;
  ⑤结构简单牢固,安装方便,维护费较低;
  ⑥应用范围广泛,可适用液体、气体和蒸汽。
  涡街流量计的工作原理
  在流体中设置旋涡发生体(阻流体),从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街(见图1),旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。根据卡曼涡街原理,有如下关系式:
  

(1)   

(2)
 
  式中,m为旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比;D为表体通径;d为旋涡发生体迎面宽度;f为旋涡的发生频率;U1为旋涡发生体两侧平均流速;Sr为斯特劳哈尔数;U为被测介质流的平均速度。
  

 
  图1 卡曼涡街
  管道内体积流量qv为:
  

(3)
 
  

(4)
 
  式中, K为流量计的仪表系数,单位为脉冲数/m3。
  K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外,还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数,它与旋涡发生体形状及雷诺数有关,图2为圆柱 状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图2可见,在ReD=2×104~7×106的范围内,Sr可视为常数,这是仪表正常工作范围。当测 量气体流量时,涡街流量计的流量计算式为

 
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