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渦街流量計在現(xiàn)場的應(yīng)用

作者: 時間:2017-03-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
在特定的流動條件下,一部分流體動能會轉(zhuǎn)化為流體振動,其振動頻率與流速(流量)有確定的比例關(guān)系,依據(jù)這種原理工作的流量計稱為流體振動流量計。目前流體振動流量計有三類:渦街流量計、旋進(旋渦進動)流量計和射流流量計。渦街流量計具有以下一些特點:

①輸出為脈沖頻率,其頻率與被測流體的實際體積流量成正比,不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響;
②測量范圍寬,一般范圍度可達10:1以上;
③精確度為中上水平;
④無可動部件,可靠性高;
⑤結(jié)構(gòu)簡單牢固,安裝方便,維護費較低;
⑥應(yīng)用范圍廣泛,可適用液體、氣體和蒸汽。

渦街流量計的工作原理

在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體(阻流體),從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街(見圖1),旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。根據(jù)卡曼渦街原理,有如下關(guān)系式:f=SrU1/d=SrU/md

式中,m為旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比;D為表體通徑;d為旋渦發(fā)生體迎面寬度;f為旋渦的發(fā)生頻率;U1為旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速;Sr為斯特勞哈爾數(shù);U為被測介質(zhì)流的平均速度。

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圖1 卡曼渦街

管道內(nèi)體積流量qv為:

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式中, K為流量計的儀表系數(shù),單位為脈沖數(shù)/m3。

K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外,還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù),它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān),圖2為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖2可見,在ReD=2×104~7×106的范圍內(nèi),Sr可視為常數(shù),這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時,渦街流量計的流量計算式為:

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式中,qVn、qV分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(0℃或20℃,101.325kPa)和工況下的體積流量; Pn、P分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的絕對壓力;Tn、T分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度;Zn、Z分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。

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