渦街流量計的工作原理基于卡門渦街效應(yīng)，其核心是通過測量流體中漩渦的頻率來計算流速和流量。以下是詳細說明：
1. 卡門渦街效應(yīng)
當流體（液體、氣體或蒸汽）以一定速度流經(jīng)漩渦發(fā)生體（如圓柱體、三角柱等阻流體）時，會在其下游兩側(cè)交替產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦，形成規(guī)則排列的漩渦列，稱為卡門渦街。
2. 頻率與流速的關(guān)系
漩渦的分離頻率（每秒產(chǎn)生的漩渦數(shù)量）與流體流速成正比，遵循斯特勞哈爾數(shù)公式：
f = St ? d v?
- f：漩渦頻率
- St：斯特勞哈爾數(shù)（與漩渦發(fā)生體形狀有關(guān)，通常為常數(shù)）
- v：流體流速
- d：漩渦發(fā)生體的迎流面寬度
通過測量頻率 f，即可計算流速 v，再結(jié)合管道截面積得到流量。
3. 組成與工作流程
- 漩渦發(fā)生體：引導流體產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦。
- 傳感器：檢測漩渦引起的壓力變化、振動或流速變化，常見類型包括：
- 應(yīng)變式傳感器：通過檢測漩渦發(fā)生體的振動變形。
- 電容式傳感器：利用漩渦導致的電容變化。
- 超聲波傳感器：通過檢測漩渦對聲波的干擾。
- 轉(zhuǎn)換器：將傳感器信號轉(zhuǎn)換為頻率值，計算流速和流量，并顯示或輸出信號。
4. 優(yōu)點
- 結(jié)構(gòu)簡單：無運動部件，維護成本低。
- 測量范圍廣：可覆蓋大流量范圍（量程比通常為 1:10）。
- 精度較高：一般為 ±1%~±1.5%。
- 適用介質(zhì)多：適用于液體、氣體、蒸汽等。
5. 缺點
- 流速限制：低流速時漩渦不穩(wěn)定，測量精度下降。
- 環(huán)境敏感：易受管道振動、流體脈動影響。
- 直管段要求：需上下游直管段（通常上游 10D，下游 5D，D 為管徑）。
6. 應(yīng)用場景
廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域，如：
- 水、污水、冷卻水的流量監(jiān)測。
- 蒸汽、壓縮空氣等氣體流量測量。
- 石油、化工等行業(yè)的過程控制。
總結(jié)
渦街流量計通過捕捉流體流經(jīng)障礙物時產(chǎn)生的漩渦頻率，實現(xiàn)非接觸式、高精度的流量測量，是工業(yè)自動化中常用的流量儀表之一。
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