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渦街流量計是生產(chǎn)中測量流量的重要工具之一。文章簡述了渦街流量計的測量原理、基本結(jié)構(gòu),
詳細分析了影響渦街流量計測量準確度的選型、安裝、溫度壓力補償、旋渦發(fā)生體迎流面堆積、配管內(nèi)徑
與流量計內(nèi)徑不一致等因素,并提出了解決影響測量精度的具體方案。
渦街流量計是二十世紀70年代發(fā)展起來的一種新型流量儀表,由于頻率信號不受流體組分、密度、壓力、
溫度的影響,量程寬,精度較高,結(jié)構(gòu)簡單,安裝維護方便,應用范圍廣等優(yōu)點,受到國內(nèi)外廣大用戶歡迎,
發(fā)展較快,應用不斷擴大,在許多領域已替代了差壓式流量計和其它流量儀表[1]。
1 渦街流量計測量計原理
把一個非
流線型阻流體(BluffBody)垂直插入管道中,隨著流體繞過阻流體流動,產(chǎn)生附面層分離現(xiàn)象,形成有規(guī)則的旋渦列,
左右兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向相反,這種旋渦稱為卡門渦街,如圖1所示。
圖1 渦街形成的原理圖
根據(jù)卡門的研究,這些旋列多數(shù)是不穩(wěn)定的,只有形成相互交替的內(nèi)旋的兩排旋渦,
且渦列寬度d和同列相鄰的兩旋渦的間距l(xiāng)之比滿足一
個常數(shù)時,這樣的渦列才是穩(wěn)定的。(對于圓柱形旋渦發(fā)生體這個比例為0.281)[2]。
根據(jù)卡門渦街原理,旋渦頻率f與管內(nèi)平均流速u有如下關系:
(1)式中:u1-旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速(m/s);d-旋渦發(fā)生體特征度;St-斯特勞哈爾數(shù);
m-旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積和管道內(nèi)橫截面積之比。
由此可得瞬時體積流量與渦街頻率的關系為:
(2)從上式可以得到儀表系數(shù)K為:
(3)式中:qv-通過流量計的體積流量(L/s);f-流量計輸出的信號頻率;k-渦街流量計 的儀表系數(shù)(1/L)。
由上式可以看出,在St為常數(shù)時,儀表系數(shù)k僅與旋渦發(fā)生體的幾何參數(shù)有關,而與流體物性和組分無關。
因此,渦街流量計 既可以測量液體,也可以測量氣體[3]。用水標定的渦街流量計 可以用來測氣體。
圖2 St數(shù)與雷諾數(shù)的關系
圖2為斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)的關系。從上圖可以看出管道內(nèi)流體的雷諾數(shù)若小于5×103時,測量將無法進行,
因此選型時要注意渦街流量計 的小流量的限制[4-5]。隨著科學技術的發(fā)展,目前也有一些廠家的
渦街流量計 可對不同雷諾數(shù)段的St值進行分段補償 。
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