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涡街流量计的工作原理

涡街流量计的工作原理可以清晰地描述如下:


基本原理:


涡街流量计是基于卡门(Karman)涡街原理进行工作的体积流量计。当流体(如气体、蒸汽或液体)在管道中流动时,会在管道中设置一个三角柱型旋涡发生体。


旋涡的产生:


当流体经过这个旋涡发生体时,会在其两侧交替地产生有规则的旋涡 ,这种旋涡被称为卡门旋涡。这些旋涡在旋涡发生体下游非对称地排列,形成所谓的“涡街”。


旋涡频率与流速的关系:


旋涡的释放频率(f)与流过旋涡发生体的流体平均速度(v)及旋涡发生体特征宽度(d)有关。这一关系可以用公式表示为:f = St * v / d,其中St是斯特劳哈尔数(Strouhal number),是一个无量纲数,其数值范围通常在0.14至0.27之间。

斯特劳哈尔数(St)是雷诺数(Re)的函数。在雷诺数Re的特定范围内,St值约为0.2。因此,在测量中,要尽量保证流体的雷诺数在这个范围内,以确保测量的准确性。


流量计算:


通过测量旋涡的释放频率,可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度。再结合管道截面积(A),就可以计算出流体的体积流量(Q),公式为:Q = A * v。


信号输出:


涡街流量计采用压电应力式传感器来检测旋涡的释放频率,并将这一频率信号转换为电信号输出。这些电信号可以是模拟标准信号,也可以是数字脉冲信号,方便与计算机等数字系统配套使用。


技术特点:


涡街流量计具有压力损失小、量程范围大、精度高等特点。在测量工况体积流量时,几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。同时,由于其无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。


归纳来说,涡街流量计通过检测流体在管道中经过旋涡发生体时产生的旋涡频率,来计算出流体的体积流量。其工作原理基于卡门涡街原理,并通过压电应力式传感器将旋涡频率信号转换为电信号输出,实现流量的准确测量。

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