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气体涡街流量计工作原理

    SKLU系列气体涡街流量计主要用于工业管道中气体或蒸汽介质流体的流量测量,气体涡街流量计特点是压力损失小,量程范围大,精度高,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。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。气体涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的流量仪表
工作原理
    在气体流体中设置三角柱型旋涡发生体,则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,如右图所示,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。
设旋涡的发生频率为f,被测介质平均流速为 ,旋涡发生体迎流面宽度为d,表体通径为D,即可得到以下关系式:
 f=SrU1/d=SrU/md                     (1)
式中  U1--旋涡发生体两侧平均流速,m/s;
Sr--斯特劳哈尔数;
m--旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比
 管道内体积流量qv为
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr                 (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1                  (3)
式中 K--流量计的仪表系数,脉冲数/m3(P/m3)。
K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外,还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数,它与旋涡发生体形状及雷诺数有关,图2所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见,在ReD=2×104~7×106范围内,Sr可视为常数,这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时,VSF的流量计算式为(4)
图2 斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线
式中 qVn,qV--分别为标准状态下(0oC或20oC,101.325kPa)和工况下的体积流量,m3/h;
Pn,P--分别为标准状态下和工况下的绝对压力,Pa;
Tn,T--分别为标准状态下和工况下的热力学温度,K;
Zn,Z--分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。
由上式可见,VSF输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响,即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量,这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度,流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的。


下篇文章:气体涡街流量计选型参考 上篇文章:V锥流量计的特点
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