涡街流量计有哪些工作原理?

涡街流量计是一种广泛应用于工业生产、环保监测、市政工程等领域的流量测量仪表。它具有结构简单、安装方便、测量精度高等优点。涡街流量计的工作原理主要基于斯特劳哈数(Strouhal number)和卡门涡街(Karman Vortex Street)。

一、斯特劳哈数

斯特劳哈数是描述涡街流量计工作原理的关键参数,它表示涡街频率与流过物体时的速度之比。斯特劳哈数(St)的公式如下:

St = f * D / U

其中,f 为涡街频率,D 为涡街流量计中的旋涡发生体直径,U 为流过旋涡发生体的平均流速。

斯特劳哈数与涡街流量计的结构和流体特性有关,对于同一结构,斯特劳哈数在一定范围内基本保持不变。不同结构的涡街流量计,其斯特劳哈数可能存在差异。

二、卡门涡街

卡门涡街是指流体在绕过圆柱形物体时,在其下游形成的周期性涡街现象。卡门涡街的形成原理如下:

  1. 当流体流过圆柱形物体时,物体两侧的流速存在差异,导致压力分布不均匀。

  2. 由于压力差的存在,流体在物体下游形成一系列交替的涡旋,即涡街。

  3. 涡街的频率与流体的雷诺数(Reynolds number)和斯特劳哈数有关,频率越高,涡街越明显。

  4. 涡街的强度与流体的速度、旋涡发生体直径和斯特劳哈数有关。

三、涡街流量计的工作原理

涡街流量计利用卡门涡街原理,通过测量涡街频率来计算流量。以下是涡街流量计的工作原理:

  1. 流体通过涡街流量计时,在旋涡发生体下游形成周期性涡街。

  2. 涡街频率与流体的平均流速成正比,通过测量涡街频率,可以计算出流体的平均流速。

  3. 涡街流量计通常采用传感器来检测涡街频率,传感器输出的信号经过处理后,转换为电信号。

  4. 根据电信号与涡街频率的关系,计算出流体的平均流速。

  5. 最后,根据流体的平均流速和旋涡发生体直径,计算出流体的体积流量。

四、涡街流量计的特点

  1. 结构简单,安装方便,维护成本低。

  2. 测量精度高,重复性好,适用于各种流体介质。

  3. 测量范围宽,可适用于小口径和大口径管道。

  4. 抗干扰能力强,不受流体压力、温度、密度等因素的影响。

  5. 可用于高温、高压、腐蚀性等特殊工况。

总之,涡街流量计是一种具有广泛应用前景的流量测量仪表。其工作原理基于斯特劳哈数和卡门涡街,通过测量涡街频率来计算流量。涡街流量计具有结构简单、安装方便、测量精度高等优点,在工业生产、环保监测、市政工程等领域得到了广泛应用。

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