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如果在流體中設(shè)置三角柱渦發(fā)生體,則從渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生規(guī)則渦,稱為卡門渦,如右圖所示,渦列在渦發(fā)生體下游不對稱排列.渦旋的發(fā)生頻率為f,被測介質(zhì)的平均流速為 ,渦旋發(fā)生體迎流面寬度d,表體通徑為D,可獲得以下關(guān)系類型:
f=SrU1/d=SrU/md
(1)式中
U1-旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速,m/s;
Sr--斯特勞哈爾數(shù);
m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比
體積流量在管道內(nèi)qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr
(2)K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1
(3)式中 K--流量計(jì)的儀表系數(shù)、脈沖數(shù)/m3(P/m3)。
K除了渦流發(fā)生體和管道的幾何尺寸外,還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)是一個(gè)無參數(shù),與渦輪發(fā)生體的形狀和雷諾數(shù)有關(guān)。圖2顯示了圓柱形渦輪發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。從圖中可見,在ReD=2×104~7×106范圍內(nèi),Sr可視為常數(shù),是儀器的正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時(shí),VSF的流量計(jì)算式為(4)
式中 qVn,qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0oC或20oC,101.325kPa)以及工況下的體積流量,m3/h;
Pn,P--分別是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和工況下的絕 對壓力,Pa;
Tn,T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和工況下的熱力學(xué)溫度,K;
Zn,Z--氣體壓縮系數(shù)分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和工況。
從上面可以看出,VSF輸出的脈沖頻率信號不受流體物理性能和組件變化的影響,即儀表系數(shù)僅與渦流發(fā)生體和管道的形狀和尺寸有關(guān)。然而,作為一個(gè)流量計(jì),在材料平衡和能 量測量中需要檢測質(zhì)量流量。此時(shí),流量計(jì)的輸出信號應(yīng)同時(shí)監(jiān)測體積流量和流體密度,流體的物理性能和組件仍然直接影響流量測量。氮?dú)饬髁坑?jì)是根據(jù)卡門旋渦原理測量封閉管道流體流量的新型流量計(jì)。由于其良好的介質(zhì)適應(yīng)性,蒸汽、空氣、氣體、水和液體的體積流量可以直接測量,無需溫度和壓力補(bǔ)償。配備溫度和壓力傳感器可測量標(biāo)準(zhǔn)體積流量和質(zhì)量流量,是節(jié)流流量計(jì)的理想替代品 。
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