渦街流量計(jì)工作原理

一、渦街流量計(jì)工作原理

在流體中插入一物體時(shí)，流體流動(dòng)受到影響，在障礙物的兩側(cè)就會(huì)交替地分離釋放出兩串旋渦，在下游形成互相平行的兩個(gè)旋渦流，稱為卡門渦街。障礙物就是旋渦發(fā)生體，它可以是三棱柱體，或者圓柱體。

旋渦的回旋方向，因所在旋渦流的不同而不同，，如圖所示，在上邊的一列旋渦流為順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，在下邊的一列則作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。由于旋渦之間相互作用，其旋渦流一般是不穩(wěn)定的。但是理論和實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)滿足參數(shù)h/l=0.281（h為卡門渦街列的間隔，l為同列中旋渦的間隔）時(shí)，渦街是穩(wěn)定的，并且單側(cè)旋渦的分離釋放頻率f與流體流速v、旋渦發(fā)生體寬度d（三棱柱時(shí)為底寬，圓柱時(shí)為直徑）的關(guān)系符合下式：

f=St*v/d

式中：St-斯特勞哈爾系數(shù)

St是雷諾數(shù)Re的函數(shù)，當(dāng)Re=500～150000時(shí)，St=0.16（對(duì)三棱柱體）和St=0.2（對(duì)圓柱體）。在工業(yè)中檢測(cè)的流速，實(shí)際上幾乎都不超出這個(gè)范圍。

由上式可見(jiàn)，旋渦的分離頻率f只決定于介質(zhì)流速和和旋渦發(fā)生體寬度之比，而不受溫度、密度和粘度等影響，因此，對(duì)f進(jìn)行檢測(cè)，可以得到介質(zhì)流速v，并由此求得介質(zhì)的體積流量。

二、渦街流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

1.1　渦街流量計(jì)測(cè)量元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)量小。

1.2　渦街流量計(jì)測(cè)量范圍寬，量程比一般能達(dá)到1：10。

1.3　渦街流量計(jì)的體積流量不受被測(cè)流體壓力、溫度、密度或粘度等熱工參數(shù)的影響，一般不需單獨(dú)標(biāo)定，可測(cè)量液體、氣體和蒸汽的流量。

1.4　渦街流量?jī)?nèi)計(jì)無(wú)可動(dòng)部件，也沒(méi)有阻礙流體流動(dòng)的節(jié)流部件，因而造成的壓力損失小。

1.5　渦街流量計(jì)精度較高，可達(dá)1.0%。

三、渦街流量計(jì)的使用注意事項(xiàng)

2.1　渦街流量計(jì)正常工作時(shí)，對(duì)流速下限有一定要求，所以選擇流量計(jì)通徑時(shí)不能根據(jù)原管道通徑選擇，而要考慮流體的粘度和密度，根據(jù)較小流量、較大流量、常用流量等來(lái)選擇流量計(jì)的通徑，而且要使常用流量處在可測(cè)量范圍的20%以上。

2.2　渦街流量計(jì)出廠時(shí)廠家已經(jīng)根據(jù)訂貨要求對(duì)流量計(jì)進(jìn)行了參數(shù)設(shè)定，用戶無(wú)需修改。但如果訂購(gòu)自帶顯示表頭的渦街流量計(jì)，一是用戶可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況或在改變管道條件時(shí)對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行更為準(zhǔn)確的設(shè)定，從而得到更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，二是用戶可以直接在現(xiàn)場(chǎng)從表頭讀取瞬時(shí)流量和累積流量。

2.3　用戶在表頭設(shè)定的主要參數(shù)有：顯示方式、流體類型（氣體、液體和蒸汽）、流量單位、工況壓力、工況溫度、工況密度、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度等，對(duì)于其他一些系統(tǒng)參數(shù)，除非有深刻準(zhǔn)確的理解，一般不能隨意改動(dòng)。

2.4　渦街流量計(jì)是一種速度式流量計(jì)，因此所得的流量實(shí)際上是工況條件下的體積流量Qf。對(duì)于氣體而言，有時(shí)為了便于比較或結(jié)算，需將Qf轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0℃，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）下的標(biāo)準(zhǔn)體積流量Qn，Qf和Qn的關(guān)系式為：

Qn=■×■×■×Qf　（Nm3）/h

式中：P-工況壓力（MPa）；T-工況溫度（℃）；K-偏差系數(shù)，和氣體壓力及氣體種類有關(guān)。

四、渦街流量計(jì)安裝注意事項(xiàng)

正確安裝渦街流量計(jì)，才能得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

3.1　渦街流量計(jì)避免安裝在溫度變化很大、含腐蝕性氣體、電磁干擾大的環(huán)境中。流量計(jì)應(yīng)避開(kāi)電動(dòng)機(jī)、水泵等振動(dòng)物體，安裝在振動(dòng)較小的管道上，若振動(dòng)較大，則必須加設(shè)管道支撐。

3.2　注意安裝時(shí)流量計(jì)上的方向箭頭指示需與流體流動(dòng)方向一致。

3.3　渦街流量計(jì)是速度式測(cè)量?jī)x表，其測(cè)量精度受管道內(nèi)流體速度分布規(guī)律變化的影響較大，為了保證準(zhǔn)確測(cè)量，流量計(jì)前后要保證一定長(zhǎng)度的直管段。

如果流量計(jì)上游有縮管，則上游側(cè)的直管段長(zhǎng)度至少為5D（D：流量計(jì)的標(biāo)稱內(nèi)徑）；如果流量計(jì)上游有擴(kuò)管或者彎頭，則上游側(cè)的直管段長(zhǎng)度至少為10D；閥門應(yīng)該裝在流量計(jì)的下游，如果閥門一定要裝在流量計(jì)的上游，則上游側(cè)的直管段長(zhǎng)度至少為20D；流量計(jì)下游側(cè)的直管段長(zhǎng)度至少為5D。