渦街流量計的工作原理可以清晰地描述如下:
基本原理:
渦街流量計是基于卡門(Karman)渦街原理進(jìn)行工作的體積流量計。當(dāng)流體(如氣體、蒸汽或液體)在管道中流動時,會在管道中設(shè)置一個三角柱型旋渦發(fā)生體。
旋渦的產(chǎn)生:
當(dāng)流體經(jīng)過這個旋渦發(fā)生體時,會在其兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦 ,這種旋渦被稱為卡門旋渦。這些旋渦在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列,形成所謂的“渦街”。
旋渦頻率與流速的關(guān)系:
旋渦的釋放頻率(f)與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度(v)及旋渦發(fā)生體特征寬度(d)有關(guān)。這一關(guān)系可以用公式表示為:f = St * v / d,其中St是斯特勞哈爾數(shù)(Strouhal number),是一個無量綱數(shù),其數(shù)值范圍通常在0.14至0.27之間。
斯特勞哈爾數(shù)(St)是雷諾數(shù)(Re)的函數(shù)。在雷諾數(shù)Re的特定范圍內(nèi),St值約為0.2。因此,在測量中,要盡量保證流體的雷諾數(shù)在這個范圍內(nèi),以確保測量的準(zhǔn)確性。
流量計算:
通過測量旋渦的釋放頻率,可以計算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度。再結(jié)合管道截面積(A),就可以計算出流體的體積流量(Q),公式為:Q = A * v。
信號輸出:
渦街流量計采用壓電應(yīng)力式傳感器來檢測旋渦的釋放頻率,并將這一頻率信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出。這些電信號可以是模擬標(biāo)準(zhǔn)信號,也可以是數(shù)字脈沖信號,方便與計算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用。
技術(shù)特點:
渦街流量計具有壓力損失小、量程范圍大、精度高等特點。在測量工況體積流量時,幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。同時,由于其無可動機(jī)械零件,因此可靠性高,維護(hù)量小。
歸納來說,渦街流量計通過檢測流體在管道中經(jīng)過旋渦發(fā)生體時產(chǎn)生的旋渦頻率,來計算出流體的體積流量。其工作原理基于卡門渦街原理,并通過壓電應(yīng)力式傳感器將旋渦頻率信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出,實現(xiàn)流量的準(zhǔn)確測量。
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