渦街流量計

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計量器具許可證:
蘇制02000305-2號
(渦街流量計)
資質(zhì)證書 Certificates
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流體繞曲面運動時,很容易產(chǎn)生邊界層分離,尤其是繞流體為不良的流線型柱體時,旋渦分離會更加強烈。
根據(jù)實驗觀察,當流體繞過非流線型柱體時,由于邊界層的不穩(wěn)定性,使流動分離產(chǎn)生的旋渦有一定的規(guī)律。當雷諾數(shù)較高時,旋渦在柱體的某一側(cè)形成并分離時,則另一側(cè)就不可能形成旋渦,而只為旋渦形成與分離做準備。只有當某一側(cè)旋渦離開柱體一定距離后,另一側(cè)才可能形成旋渦,于是在柱體兩側(cè)形成交替的、有規(guī)律的旋渦列,這就是渦街。
斯特勞哈爾首次用試驗方法發(fā)現(xiàn)阻流體后方尾流的渦動具有周期性規(guī)律之后30多年,卡曼通過大量試驗,觀察渦街的穩(wěn)定性,并發(fā)現(xiàn)兩列旋渦間距離與同一列旋渦的間距存在一個恒定的比例......。渦街流量計就是利用卡曼的渦街理論制作而成的。
 
渦街流量計工作原理
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渦街流量計工作原理
 

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

  • :漩渦頻率
  • :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))
  • :流體流速
  • :漩渦發(fā)生體的迎流面寬度

通過測量頻率,即可計算流速,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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