渦街流量計(jì)基本工作原理
如圖3-1所示,在測量管道中垂直插入一非流線型阻流體,也稱發(fā)生體 。隨著流體流動(dòng),當(dāng)管道雷諾數(shù)達(dá)到一定值時(shí),
在發(fā)生體兩側(cè)就會(huì)交替地分離出卡曼渦街。旋渦頻率f與流經(jīng)發(fā)生體兩側(cè)的平均流速U1之間的關(guān)系可表示為:
f=SrU1/d
式中:
f--旋渦頻率,Hz;
Sr--斯特勞哈爾系數(shù);
U1--發(fā)生體兩側(cè)的平均流速,m/s;
d--發(fā)生體迎流面的寬度,m.
設(shè)測量管內(nèi)徑為D,發(fā)生體兩側(cè)弓形流通面積之和與測量管的橫截面面積之比為m,則

根據(jù)流體連續(xù)性定理
U1=U/m
式中:
U--測量管內(nèi)的平均流速,m/s;
根據(jù)上兩式可得:
f=SrU/md;
設(shè)測量管內(nèi)瞬時(shí)體積流量為qv,則

從上式可看出,對(duì)于確定的測量管內(nèi)徑D和發(fā)生體迎流面寬度d,流體的狀態(tài)體積流量qv與旋渦頻率f成正比。也就是說
,只要測量出旋渦頻率f,就可以測量出體積流量。
對(duì)式3-5做一下變換,則:

式中
K--渦街流量計(jì)的儀表系數(shù),m
-3;
qv--體積流量,m
3/s;
在工程應(yīng)用渦街流量計(jì)測量流量時(shí),常用公式為:
qv=f/K
式中,qv--體積流量,m
3/h.
從上述公式可以看出,用渦街流量計(jì)測量流體的體積流量,主要是通過測量旋渦頻率f來實(shí)現(xiàn)。而旋渦平率f只與流速U
和發(fā)生體的幾何參數(shù)(形狀和幾何尺寸)有關(guān),而與被測流體的特性和組分無關(guān)。
儀表系數(shù)K與以下因素有關(guān):
1.發(fā)生體、測量管的幾何尺寸;
2.斯特勞哈爾數(shù)Sr,斯特勞哈爾數(shù)又與發(fā)生體的形狀和雷諾數(shù)有關(guān)。圖3-2是已商品化的渦街流量計(jì)的Sr與Re
D的關(guān)系曲
線。對(duì)于多數(shù)渦街流量計(jì),管道雷諾數(shù)Re
D在2*10
4~7*10
6范圍內(nèi),斯特勞哈爾數(shù)Sr可視為常數(shù),可保證測量的精度。超
出該范圍,Sr將隨Re
D的降低或升高而變化,渦街流量計(jì)將出現(xiàn)非線性。當(dāng)ReD從2*10
4降低到5*10
3時(shí),卡曼渦街仍可穩(wěn)
定分離。但由于非線性的影響,測量精度會(huì)降低。所以,抱5*10
3~7*10
6作為渦街流量計(jì)的可能測量范圍。