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渦街流量計(jì)的使用與計(jì)算公式

時(shí)間:2017-7-5閱讀:1997
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1. 渦街流量計(jì)的工作原理及計(jì)算公式

  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。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,被測(cè)介質(zhì)來流的平均速度為U,旋渦發(fā)生體迎面寬度為d,表體通徑為D,根據(jù)卡曼渦街原理,有如下關(guān)系式:

f=SrU1/d=SrU/md

式中 U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速,m/s;

Sr--斯特勞哈爾數(shù);

m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比

管道內(nèi)體積流量qv為:

qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr

K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1

式中 K--流量計(jì)的儀表系數(shù),脈沖數(shù)/m3(P/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),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)系可見,在ReD=2×104~7×106范圍內(nèi),Sr可視為常數(shù),這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測(cè)量氣體流量時(shí),VSF的流量計(jì)算式為:

qVn=PTnZn/ PnTZ

qVn,qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(0oC或20oC,101.325kPa)和工況下的體積流量,m3/h;

Pn,P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力,Pa;

Tn,T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度,K;

Zn,Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。

  由上式可見,渦街流量計(jì)輸出的脈沖頻率信號(hào)不受流體物性和組分變化的影響,即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測(cè)質(zhì)量流量,這時(shí)流量計(jì)的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)監(jiān)測(cè)體積流量和流體密度,流體物性和組分對(duì)流量計(jì)量還是有直接影響的。

2、差壓式渦街質(zhì)量流量計(jì)

  流體通過旋渦發(fā)生體,產(chǎn)生旋渦分離和尾流震蕩,部分能量被消耗和轉(zhuǎn)換,在旋渦發(fā)生體前后產(chǎn)生壓力損失:

△p=CDρU2/2

式中: CD-渦街流量傳感器阻力系數(shù)。

經(jīng)整理后得質(zhì)量流量qm:

qm=ρU(π/4)D2=(πD2Sr/2mdCD)(△p/f)

  差壓式渦街質(zhì)量流量計(jì)原理,傳感器輸出與體積流量成正比的頻率,差壓單元測(cè)出旋渦發(fā)生體前后特定位置的差壓△P,經(jīng)計(jì)算單元計(jì)算,獲得質(zhì)量流量qm。選擇阻力特性和流量特性俱佳的旋渦發(fā)生體,確定取壓孔位置,建立CD的數(shù)學(xué)模型是技術(shù)關(guān)鍵。

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