oval渦流流量計測量原理
1513 年,列奧納多·達(dá)·芬奇(Leonardo da Vinci)觀察到在放置在河中的一根柱子后面出現(xiàn)渦流的現(xiàn)象。后來,在 1911 年,Theodor von Kalmann 在理論上闡明了交替規(guī)則的渦街是在放置在流體流中的物體的下游產(chǎn)生的。這條漩渦街以他的名字命名為卡門漩渦街。在自然界中,卡門渦流使旗幟在風(fēng)中飄揚,電線在風(fēng)中嚎叫,水草在溪流的木樁上搖擺。
渦流流量計的結(jié)構(gòu)與原理
渦街流量計由在管道內(nèi)產(chǎn)生卡門渦流的“渦流發(fā)生器(鈍體)"、檢測渦流的傳感器和對傳感器檢測到的信號進(jìn)行處理的轉(zhuǎn)換器(放大器)組成,如圖上圖。。上述卡門渦流是在與流動成直角放置的渦流脫落器的下游產(chǎn)生的。已知卡門渦旋的產(chǎn)生頻率與流體的流速(流速)成正比,關(guān)系式如下。
f = St Vd
其中 f 是渦流頻率,V 是流體的平均速度,d 是渦流發(fā)生器的寬度,St 是稱為 Strouhal 數(shù)的常數(shù)。Strouhal 數(shù)隨雷諾數(shù)(確定流動狀態(tài)的數(shù)值)而變化,但在很寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi)幾乎是恒定的。因此,在斯特勞哈爾數(shù)恒定的范圍內(nèi),渦流頻率與流速成正比,可以確定流量(體積流量)。
渦流檢測方法的種類
許多渦流檢測元件已被開發(fā)并投入實際使用,并利用各自的特點應(yīng)用于各個領(lǐng)域。主要檢測元件及檢測原理如下表所示。目前,結(jié)構(gòu)簡單、耐用性高、價格相對低廉的壓電元件型是主流。
檢測元件 | 分類 | 渦流檢測過程 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
壓電元件 | 壓力變化 | 渦流產(chǎn)生 → | 產(chǎn)生差壓 → | 力量變化 → | 壓電元件的應(yīng)力變化→ | 收費變化 |
應(yīng)變計 | 應(yīng)變片產(chǎn)生的變形 → | 電阻變化 | ||||
電容式傳感器 | 隔膜更換 → | 電容變化 | ||||
梭 式活塞 | 活塞垂直運動 → | 電壓變化 | ||||
熱敏電阻 | 速度變化 | 速度變化 → | 熱敏電阻的溫度變化 → | 電阻變化 | ||
超聲波 | 聲波傳播速度變化→ | 頻率變化 |
渦街流量計特點
1.結(jié)構(gòu)簡單,無機械運動部件
2.量程范圍大
3.適用范圍廣泛的流體(液體、氣體、蒸汽)
4.良好的準(zhǔn)確性
5.壓力損失相對較小
6.檢測量為數(shù)字(不受分辨率影響)等等。
另外,由于渦街流量計的測量原理,必須注意以下幾點。
1.受流速分布影響(需要一些上游直管段或矯直機)
2.如果有脈動,就會擾亂渦流,產(chǎn)生測量誤差,并且會尋蹤。
3.除非有一定的流量,否則不會出現(xiàn)渦流(難以測量小流量;死區(qū)問題)
然而,可以輕松、穩(wěn)定地高精度測量各種流體的渦街流量計預(yù)計在未來將變得更加普及。
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