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涡街流量计测量流量的原理
发布时间:2024-06-29

涡街流量计测量流量的原理

涡街流量计是一种常用的流量测量仪表,*应用于石油、化工、电力、冶金、轻纺、环保、食品等行业中各种介质的流量测量。其工作原理基于卡门涡街原理,通过在流体中设置旋涡发生体,使流体交替地分离出两侧,并在旋涡发生体 downstream 形成两列非对称排列的卡门涡街。涡街的释放频率与流体的流速成正比,通过检测涡街频率即可推算出流体的流量。

一、卡门涡街原理

1911年,德国物理学家西奥多·冯·卡门(Theodore von Kármán)发现,当流体绕过非流线型物体时,会在物体 downstream 形成两列非对称排列的涡旋,这种现象被称为卡门涡街。

卡门涡街的形成是由于流体绕过物体时,在物体两侧会形成压力差。物体 upstream 的流体压力较高,而 downstream 的流体压力较低。这种压力差会导致流体从物体两侧分离,并在物体 downstream 形成涡旋。

卡门涡街的特点是:

涡旋排列成两列,且两列涡旋的方向相反; 两列涡旋的间距相等; 涡街的释放频率与流体的流速成正比。

二、涡街流量计的结构

涡街流量计主要由旋涡发生体、检测元件和转换器三部分组成。

旋涡发生体:旋涡发生体是涡街流量计的关键部件,其作用是在流体中产生稳定的卡门涡街。常用的旋涡发生体形状有圆柱形、矩形、梯形等。 检测元件:检测元件的作用是检测卡门涡街的释放频率。常用的检测元件有压电晶体、电容传感器、热敏电阻等。 转换器:转换器的作用是将检测元件输出的信号转换为流量信号,并进行显示、输出等处理。

三、涡街流量计的工作原理

当流体流经旋涡发生体时,会在旋涡发生体 downstream 形成两列非对称排列的卡门涡街。涡街的释放频率与流体的流速成正比,即:

f = St * v / d

式中:

f 为涡街释放频率; St 为斯特劳哈尔数,与旋涡发生体的形状和雷诺数有关; v 为流体的流速; d 为旋涡发生体的特征尺寸。

检测元件感知到涡街的释放频率后,将其转换为电信号输出。转换器接收到电信号后,将其转换为流量信号,并进行显示、输出等处理。

四、涡街流量计的特点

涡街流量计具有以下特点:

精度高:涡街流量计的测量精度可达±1%。 量程比宽:涡街流量计的量程比可达10:1,甚至更高。 压力损失小:涡街流量计的压力损失仅为标准孔板的1/4~1/5。 安装维护方便:涡街流量计结构简单,安装维护方便。 适用范围广:涡街流量计可用于测量各种介质的流量,包括液体、气体、蒸汽等。

五、涡街流量计的应用

涡街流量计*应用于以下领域:

石油化工:测量原油、天然气、成品油等介质的流量。 电力:测量蒸汽、水、压缩空气等介质的流量。 冶金:测量高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气等介质的流量。 轻纺:测量染料、助剂、蒸汽等介质的流量。 环保:测量烟气、污水等介质的流量。 食品:测量饮料、牛奶、食用油等介质的流量。

六、总结

涡街流量计是一种基于卡门涡街原理的流量测量仪表,具有精度高、量程比宽、压力损失小等优点,并且应用范围*。随着技术的不断发展,涡街流量计的性能将会越来越高,应用也会越来越*。

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