BTLU系列渦街流量計主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸汽等多種介質(zhì)。其特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量是幾乎不受流體密度、壓力、溫度、黏度等參數(shù)的影響,無可動機(jī)械零件,因此可靠性高、維護(hù)量小。儀表參數(shù)能*穩(wěn)定。渦街流量計采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出,容易與計算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較*、理想的流量儀表。
渦街流量計是以卡門原理為基礎(chǔ)設(shè)計而成的流量儀表。在渦街流量計誕生之前,人們普遍采用孔板流量計來測量飽和蒸汽流量,而當(dāng)時的孔板流量計性能不能較低,并不能滿足測量要求,因此在十八九世紀(jì)的八十年代,渦街流量計被發(fā)明出來,下面就詳細(xì)介紹一下渦街流量計的工作原理及優(yōu)點。
工作原理
渦街流量計主要用于對封閉管道內(nèi)的流體進(jìn)行測量。一般來說,渦街流量計的測量,是將旋渦發(fā)生體放置在流體內(nèi),液體會在旋渦發(fā)生體的兩側(cè)有規(guī)律的形成漩渦,通過對漩渦的測量和計算,就可以得到流體的流量數(shù)據(jù)。
渦街流量計的工作原理,具體來說是流體的震蕩原理,當(dāng)流體流過旋渦發(fā)生體時,三角柱令流體產(chǎn)生交替旋渦,且正比于流速。渦街流量計獲得漩渦釋放頻率,從這個參數(shù)Hz和漩渦發(fā)生體的特征寬度d,可以計算出流體的平均速度v,也就是f=Stv/d。
渦街流量計使用的公式中,st是雷諾函數(shù),St=f(1/Re),當(dāng)Re取值范圍是在102到105之間時,St的數(shù)值大約為0.2,因此一般在使用渦街流量計測量時,要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在102到105之間,這樣漩渦頻率f=0.2v/d
優(yōu)點
渦街流量計的結(jié)構(gòu)簡單,安裝后不易造成管道泄露,且不會造成流體較大壓力損失,渦街流量計的測量范圍寬,介質(zhì)適應(yīng)能力好,這種流量計可以無需溫度壓力補(bǔ)償,可以測量蒸汽、氣體、液體等多種流體流量。
為提高渦街流量計的耐高溫及抗震動性能,我公司新開發(fā)出了BTLU改進(jìn)型渦街流量傳感器,因其*的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫(350℃)、強(qiáng)震動(≤1g)的惡劣工況下使用。
卡門渦街
設(shè)流體繞一圓柱流動。流體的來流速度為u,壓力為p。當(dāng)流體流經(jīng)圓柱時,在柱體表面上要產(chǎn)生邊界層,而邊界層的厚度是逐漸增大的。從邊界層外的流體流經(jīng)圓柱的流動情況來看,按非粘度流體的運動規(guī)律可知:流體流經(jīng)柱體前駐點A后速度逐漸增加,壓力逐漸減?。寒?dāng)達(dá)到B點時速度zui大,壓力zui?。航?jīng)B點以后則相反,這時速度逐漸減小,壓力逐漸增加,到zui后速度和壓力分別恢復(fù)到來流時的速度u和壓力p。由于邊界層很薄,因此邊界層中的壓力可以認(rèn)為等于邊界層層面上外界的壓力,因此在邊界層內(nèi)的速度、壓力變化的趨勢與壓力層外表面的流體的速度、壓力變化趨勢一樣。
在邊界層內(nèi)的流體是按粘性流體來考慮的。當(dāng)流體由A到B時,由于粘滯力的作用要消耗能量,這時壓能中一部分能量消耗在摩擦損失上,另一部分能量將轉(zhuǎn)化成動能。但為了能維持邊界層內(nèi)的速度增長,則在降壓增速的區(qū)域里可以靠邊界層外流體通過動量交換輸送一些能量來維持,所以在A到B時,邊界層內(nèi)的流動是穩(wěn)定的。但到B點以后,邊界層外的流體流動變?yōu)樵鰤簻p速流動,這時邊界層外流體的動能要轉(zhuǎn)化為壓能,使速度不斷下降。由于是減速,因此它已不可能補(bǔ)充能量給邊界層內(nèi)流體,以減緩由于能量消耗而引起急劇降速的趨勢。這樣,在邊界層內(nèi)流體的動能轉(zhuǎn)化了一部分能量為壓能后,由于還要繼續(xù)克服摩擦阻力,因而余下的能量要保持邊界層外邊界上速度減緩程度已是不可能的了。但是邊界層外邊界上的速度變化是已經(jīng)確定了的,因此邊界層內(nèi)的流體運動速度必然受到很大的影響,速度將被大大的減小。尤其是靠近壁面的部分,由于受到壁面的影響,流體的速度減小得更快。當(dāng)達(dá)到某一C點后,為克服摩擦力所消耗的能量和為了增壓轉(zhuǎn)出的能量已使壁面附近流體的動能消耗盡了,這時靠近柱體表面的一部分流體便停滯了下來,進(jìn)而產(chǎn)生了倒流的現(xiàn)象,形成了一個邊界層分離面C-C’。在這個區(qū)域內(nèi),流體的運動極不穩(wěn)定,不斷的形成一個個漩渦。一方面這些漩渦不斷地被流動流體帶走,一方面又不斷的卷進(jìn)一些具有較大能量的流體,以補(bǔ)充被帶走的部分流體。在這種情況下,流體已不再貼著物體表面流動,而是從物體表面上分離出去,造成了所謂邊界層脫離現(xiàn)象。
因此流體繞曲面運動時很容易造成邊界層脫離,尤其是被繞的物體外形不是良好的流線型的情況下更是如此。由于邊界層脫離,使物體后面所形成的漩渦,不斷將有用的機(jī)械能消耗為無用的摩擦熱,致使漩渦區(qū)的壓力降低,是他小于物體前部的壓力和漩渦區(qū)外的壓力。從該現(xiàn)象可以知道,流體在繞過物體時除有摩擦力外,還有前后的壓力差,其壓力的方向與流動方向*。這說明立體運動時要克服兩個阻力:一個是由邊界層內(nèi)所產(chǎn)生的摩擦阻力,一個是由邊界層脫離所產(chǎn)生的前后壓差,稱漩渦阻力(繞流中其他阻力如波阻等這里不予討論)。物體只有在克服了這兩類阻力后才能前進(jìn)。反過來說,流體流過物體時,流體的能量將一部分消耗在邊界層內(nèi)的摩擦力上,一部分消耗在漩渦阻力上。
漩渦阻力稱成形狀阻力,因為漩渦阻力的大小與物體的形狀有關(guān)。例如,流線型的物體漩渦阻力小,所以有的物體外形要做成流線型,原因就在此。
根據(jù)試驗的觀察,當(dāng)流體繞過圓柱體(或不良好外形的物體時),由于邊界層脫離的不穩(wěn)定性,使物體后面的旋渦有一定的釋放規(guī)律,并且在一定條件下所產(chǎn)生的漩渦成隊列狀排列。同時,當(dāng)雷諾數(shù)較高時,表明這些脫離的漩渦的釋放是上下交替的,有一定的釋放頻率。把這種情況下的渦流稱為渦街(也稱卡門渦街),或者渦列。