oval渦流流量計(jì)測(cè)量原理
oval渦流流量計(jì)測(cè)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(yáng)，電線在風(fēng)中嚎叫，水草在溪流的木樁上搖擺。
渦流流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與原理
渦街流量計(jì)由在管道內(nèi)產(chǎn)生卡門渦流的“渦流發(fā)生器（鈍體）"、檢測(cè)渦流的傳感器和對(duì)傳感器檢測(cè)到的信號(hào)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(dòng)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(dòng)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(cè)方法的種類
許多渦流檢測(cè)元件已被開發(fā)并投入實(shí)際使用，并利用各自的特點(diǎn)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。主要檢測(cè)元件及檢測(cè)原理如下表所示。目前，結(jié)構(gòu)簡單、耐用性高、價(jià)格相對(duì)低廉的壓電元件型是主流。
| 檢測(cè)元件 | 分類 | 渦流檢測(cè)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(fèi)變化 |
| 應(yīng)變計(jì) | 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(yùn)動(dòng) → | 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(jì)的特點(diǎn)（總結(jié)）
渦街流量計(jì)特點(diǎn)
1.結(jié)構(gòu)簡單，無機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(duì)較小
6.檢測(cè)量為數(shù)字（不受分辨率影響）等等。
另外，由于渦街流量計(jì)的測(cè)量原理，必須注意以下幾點(diǎn)。
1.受流速分布影響（需要一些上游直管段或矯直機(jī)）
2.如果有脈動(dòng)，就會(huì)擾亂渦流，產(chǎn)生測(cè)量誤差，并且會(huì)尋蹤。
3.除非有一定的流量，否則不會(huì)出現(xiàn)渦流（難以測(cè)量小流量；死區(qū)問題）
然而，可以輕松、穩(wěn)定地高精度測(cè)量各種流體的渦街流量計(jì)預(yù)計(jì)在未來將變得更加普及。
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