涡街流量计是属于旋涡流量计类型的,它是利用流体振荡的原理进行流量测量的。当流体流过 非流线型阻力件时会产生稳定的旋涡列,旋涡的产生频率与流体流速有着确定的对应关系, 测量频率的变化,就可以得到流体的流量。
1.涡街流量计的组成以及流量方程式
涡街流量计的测量主体就是旋涡发生体。旋涡发生体是一个具有非流线型截面的柱体垂直
插于流通截面内。当流体流过旋涡发生体的时候,在发生体两侧会交替地产生旋涡,并在 它的下游形成两列不对称的旋涡列。当每两. 个旋涡之间的纵向距离^和旋涡列之间的横 向距离I满足一定的关系,即/i/Z = 0.281 时,这两个旋涡列将是稳定的,称之为 “卡门涡街”,
大量实验证明,在一定的雷诺数范围内,稳定的旋涡产生频率/与旋涡发生体处的流速 v有确定的关系:式中,d为旋涡发生体的特征尺寸;足称为斯特罗哈尔数。
与旋涡发生体的形状及流体的雷诺数有关,在一定的雷诺数范围内,St数值基本不 变9旋涡发生体的形状有圆柱、三角柱、矩形柱、T形柱以及由上述简单柱体组合而成的组 合柱体,不同柱体的\不同,如圆柱体St =0.21,角柱体St =0. 16。其中三角柱体的旋 涡强度较大,稳定性较好,压力损失适中,故应用较多。
当旋涡发生体的形状和尺寸确定后,可以通过测量旋涡产生频率来测量流体的流量,其 流量方程式中,K为仪表系数,一般通过实验测得。
旋涡频率的检出有多种方式,可以分为^体式和分体式两类。^体式检测元件放在旋涡
发生体内,如热丝式、膜片式和热敏电阻式; 分体式检测元件则装在旋涡发生体的下游,如 压电式、摆旗式、超声式。以上均为利用旋涡 产生时引起的波动进行测量的。图4-24所示 为三角柱体涡街流量计的原理示意图,旋涡频 率采用热敏电阻检测方式,在P角柱体的迎流 面对称地嵌人两个热敏电阻,通人恒定电流加 热电阻,使其温度稍高于流体,在交替产生的 旋涡作用下,两个电阻被周期地冷却,使其阻值改变,阻值的变化由桥路测出,即可测得旋涡的产生频率,从而测知流量。
2.涡街流量计的优缺点及安装使用
(1) 涡街流量计的优点
1) 涡街流量计适用于气体、液体和蒸气介质的流量测量.其测量几乎不受流体参数 (温度、压力、密度和粘度)变化的影响。在一定的雷诺数范围内,仪表系数仅与旋涡发生 体及管道的形状、尺寸有关。
2) 涡街流量计在仪表内部无可动部件,使用寿命长。
3) 结构简单、牢固、安装维修方便。无需导压管和三阀组,减少泄漏、堵塞和冻结等。
4) 压力损失小。
5) 输出为频率信号,有较宽的范围度(30:1)。
6) 测量精确度也比较高.为±0_5%〜±1%0
(2) 涡街流量计的局限性
1) 对管道的机械振动较敏感,不宜用于强振动场所。
2) 口径越大,分辨率越低。
3) 液体温度太高时,传感器误差较大
4) 当流体有压力脉动或流量脉动时,示值大幅度偏高,影响较大,因此不适用于脉动流。
(3) 涡街流量计的安装使用涡街流量计可以水平安装,也可以垂直安装。在垂直安 装时,流体必须自下而上通过,使流体充满管道。在仪表上、下游要求有一定的直管段,下 游长度为5D,上游长度根据阻力件形式而定,约15D~40D,且上游不应设流量调节阀。