涡街流量计基本工作原理
如图3-1所示,在测量管道中垂直插入一非流线型阻流体,也称发生体 。随着流体流动,当管道雷诺数达到一定值时,
在发生体两侧就会交替地分离出卡曼涡街。旋涡频率f与流经发生体两侧的平均流速U1之间的关系可表示为:
f=SrU1/d
式中:
f--旋涡频率,Hz;
Sr--斯特劳哈尔系数;
U1--发生体两侧的平均流速,m/s;
d--发生体迎流面的宽度,m.
设测量管内径为D,发生体两侧弓形流通面积之和与测量管的横截面面积之比为m,则
根据流体连续性定理
U1=U/m
式中:
U--测量管内的平均流速,m/s;
根据上两式可得:
f=SrU/md;
设测量管内瞬时体积流量为qv,则
从上式可看出,对于确定的测量管内径D和发生体迎流面宽度d,流体的状态体积流量qv与旋涡频率f成正比。也就是说
,只要测量出旋涡频率f,就可以测量出体积流量。
对式3-5做一下变换,则:
式中
K--涡街流量计的仪表系数,m
-3;
qv--体积流量,m
3/s;
在工程应用涡街流量计测量流量时,常用公式为:
qv=f/K
式中,qv--体积流量,m
3/h.
从上述公式可以看出,用涡街流量计测量流体的体积流量,主要是通过测量旋涡频率f来实现。而旋涡平率f只与流速U
和发生体的几何参数(形状和几何尺寸)有关,而与被测流体的特性和组分无关。
仪表系数K与以下因素有关:
1.发生体、测量管的几何尺寸;
2.斯特劳哈尔数Sr,斯特劳哈尔数又与发生体的形状和雷诺数有关。图3-2是已商品化的涡街流量计的Sr与Re
D的关系曲
线。对于多数涡街流量计,管道雷诺数Re
D在2*10
4~7*10
6范围内,斯特劳哈尔数Sr可视为常数,可保证测量的精度。超
出该范围,Sr将随Re
D的降低或升高而变化,涡街流量计将出现非线性。当ReD从2*10
4降低到5*10
3时,卡曼涡街仍可稳
定分离。但由于非线性的影响,测量精度会降低。所以,抱5*10
3~7*10
6作为涡街流量计的可能测量范围。