一、卡門渦街效應(yīng)原理

1. 現(xiàn)象描述 當(dāng)流體以一定流速繞過非流線型阻流體（如三角柱、圓柱）時(shí)，會(huì)在阻流體后方兩側(cè)交替產(chǎn)生成對(duì)漩渦，形成有規(guī)律的漩渦列（如圖）。

   （注：示意圖需實(shí)際插入）
2. 關(guān)鍵公式 漩渦分離頻率（f）與流速（v）、阻流體寬度（d）的關(guān)系由 ** 斯特勞哈爾數(shù)（Strouhal Number, St）** 決定：\(St = \frac{f \cdot d}{v}\)
   • 當(dāng)雷諾數(shù)（Re）在 \(2 \times 10^4 \sim 7 \times 10^6\) 范圍內(nèi)時(shí)，St 為常數(shù)（約 0.15~0.21），因此可通過測(cè)量頻率 f 計(jì)算流速 v。

二、渦街流量計(jì)工作流程

1. 核心部件
   • 阻流體：常見形狀為三角形柱體（抗干擾能力強(qiáng)）或圓柱體。
   • 檢測(cè)元件：用于感知漩渦引起的壓力 / 振動(dòng)變化，類型包括：
     • 壓電傳感器：通過漩渦壓力波動(dòng)產(chǎn)生電荷信號(hào)（響應(yīng)快，耐溫≤250℃）。
     • 電容式傳感器：檢測(cè)阻流體兩側(cè)電容變化（耐溫可達(dá) 400℃）。
     • 超聲波傳感器：測(cè)量漩渦引起的流速差（非接觸式，抗腐蝕）。
   • 信號(hào)處理單元：將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為流量值（\(Q = v \cdot A\)，A 為管道截面積）。

三、渦街流量計(jì)的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

• 無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件：可靠性高，維護(hù)量低。
• 高精度：液體測(cè)量精度可達(dá) ±0.75%，氣體 / 蒸汽 ±1%~±1.5%。
• 寬量程比：通常為 1:10，部分型號(hào)達(dá) 1:20。
• 適用介質(zhì)廣：可測(cè)液體、氣體、蒸汽及部分兩相流。

缺點(diǎn)

• 流速依賴性：低流速（雷諾數(shù)\(Re < 2 \times 10^4\)）時(shí)漩渦不穩(wěn)定，誤差增大。
• 安裝要求高：需上下游直管段（上游≥10D，下游≥5D，D 為管徑）。
• 抗振動(dòng)能力弱：外界振動(dòng)可能干擾信號(hào)。

四、典型應(yīng)用場(chǎng)景

1. 蒸汽流量測(cè)量
   • 需配置溫度 / 壓力補(bǔ)償模塊，因蒸汽密度隨工況變化顯著。
   • 例：熱電廠蒸汽管道、鍋爐蒸汽輸出監(jiān)測(cè)。
2. 氣體流量測(cè)量
   • 適用于空氣、天然氣、氮?dú)獾惹鍧崥怏w，不適用于高濕度或含顆粒氣體。
3. 液體流量測(cè)量
   • 可測(cè)水、油等低粘度液體，避免用于高粘度或易結(jié)晶介質(zhì)。

五、選型與安裝要點(diǎn)

1. 選型參數(shù)
   • 管徑：匹配管道內(nèi)徑（DN15~DN3000）。
   • 介質(zhì)參數(shù)：溫度、壓力、密度、粘度。
   • 輸出信號(hào)：4-20mA、脈沖、RS485（Modbus）等。
2. 安裝要求
   • 直管段：上游至少 10 倍管徑，下游 5 倍管徑（若有彎頭、閥門需延長至 20D）。
   • 流向：流體方向與流量計(jì)箭頭一致，水平或垂直安裝（垂直安裝時(shí)流體需自下而上）。
   • 防振：遠(yuǎn)離泵、壓縮機(jī)等振動(dòng)源，必要時(shí)加裝支架。

六、常見故障與處理

七、與其他流量計(jì)的對(duì)比

總結(jié)