涡街流量计都是基于卡门涡街原理工作的,卡门涡街是美籍匈牙利科学家冯·卡门于1911年观察并研究发现的,当流体绕过非流线体线性物体时,物体尾流左右两侧产生的成对的、交替排列的、旋转昂想相反的反对称涡旋。这种漩涡的产生具有周期的、交替变化的性质,变化频率与流体速度成正比,这就是卡门涡街现象,具体关系式为:Sr=fd/V。涡街流量计就是利用这种现象的性质,通过测量涡流的脱落频率来确定流体的速度或流量而制成的流量计。
那么基于这种特殊的涡街流量计工作原理,它必然伴有一些优点以及局限性,这对我们日常使用涡街流量计来说十分重要。
涡街流量计是根据卡门(Karman)涡街原理研究生产的测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸汽等多种介质。
其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的测量仪器。
原理
在流体中设置三角柱型旋涡发生体,则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。
涡街流量计是根据卡门涡街原理(Kármán Vortex Street)测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。并可作为流量变送器应用于自动化控制系统中。
涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的,流体在管道中经过涡街流量变送器时,在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡,旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关,可用下式表示:
式中: 为旋涡的释放频率,单位为Hz;v为流过旋涡发生体的流体平均速度,单位为m/s;d为旋涡发生体特征宽度,单位为m;St为斯特劳哈尔数(Strouhal number),无量纲,它的数值范围为0.14-0.27。
St是雷诺数的函数, 。
当雷诺数Re在 范围内,St值约为0.2。在测量中,要尽量满足流体的雷诺数在 ,此时旋涡频率 。
由此,通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v,再由式可以求出流量q,其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。
涡街流量计是一种用于测量气体、液体和蒸汽等介质流量的仪表,主要基于涡街流量原理设计。在流体中设置阻流体,使阻流体两侧产生有规则的旋涡,这些旋涡称为卡门涡街。在固定的阻流体下,卡门涡街的频率与流速有直接关系,通过测量旋涡的震动频率,可以得出流速和流量。