液體渦街(jiē)流量計工作原理
在流體中設置旋渦發生體(阻流體),從旋渦發生體兩側交替(tì)地產生有規則(zé)的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街(jiē),如圖1所示。旋渦列在旋渦發生體下遊非對稱地排列。設旋渦的發生頻率為f,被測介質來流的平(píng)均速度為U,旋渦發生體迎麵寬度為d,表體通徑為(wéi)D,根據卡曼(màn)渦街原(yuán)理,有如下關係式
f=SrU1/d=SrU/md (1)式中
U1--旋(xuán)渦發(fā)生體兩側平均流速,m/s;
Sr--斯特勞哈爾數;
m--旋渦發生體兩側弓形麵積與管道(dào)橫截(jié)麵麵積之比
管道內體積流量qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中K--流(liú)量計的儀表係數(shù),脈衝數/m3(P/m3)。
K除與旋渦發生體、管道的幾何尺寸有關外,還與斯特勞哈爾數有關。斯特勞哈爾數為無量綱參數,它與旋渦發生體形(xíng)狀及雷諾數有關,圖2所示為圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數的關係圖(tú)。由(yóu)圖可見,在(zài)ReD=2×104~7×106範圍內,Sr可視為(wéi)常數,這是儀表正常工作範圍。當測量氣體流量時,VSF的流量計算式為
圖2 斯特勞哈爾數與雷諾數(shù)關係曲線
式中 qVn,qV--分別為標準狀態下(0oC或20oC,101.325kPa)和工況下的體積(jī)流量,m3/h;
Pn,P--分別為標(biāo)準狀態下和工況下的絕對壓力,Pa;
Tn,T--分別為標準狀態下和工(gōng)況下的熱力學溫(wēn)度(dù),K;
Zn,Z--分別為標準狀態下和工況下氣體壓(yā)縮係數。
由上式可見,VSF輸出的脈衝頻率信號不受流體物性和組分變化的影響,即(jí)儀(yí)表係數在(zài)一定雷諾數(shù)範圍內僅與旋(xuán)渦發生(shēng)體(tǐ)及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源(yuán)計量中需檢測質(zhì)量流量,這時流量(liàng)計的輸出信號應同時監測體積流量和流(liú)體密度,流體(tǐ)物性和組分對流量計量還是有直接影響的。