當前位置:上海茂碩機械設備有限公司>>技術文章>>化工儀表:渦街流量計工作原理
把一個非流線型阻流體垂直插入管道中,隨著流體繞過阻流體流動,產生附面層分離現(xiàn)象,形成有規(guī)則的旋渦列,左右兩側旋渦的旋轉方向相反。這種旋渦稱為卡門渦街。生產旋渦分離的阻流體稱為旋渦發(fā)生體。渦街流量計是根據(jù)旋渦脫離旋渦發(fā)生體的頻率與流量之間的關系來測量流量的儀表。
1、卡門渦街的產生與現(xiàn)象
為說明卡門渦街的產生,我們來考慮粘性流體繞流圓柱體的流動。當流體速度很低時,流體在前駐點速度為零,來流沿圓柱左右兩側流動,在圓柱體前半部分速度逐漸增大,壓力下降,后半部分速度下降,壓力升高,在后駐點速度又為零.這時的流動與理想流體統(tǒng)流圓柱體相同,無旋渦產生,如圖a所示 隨著來流速度增加,圓柱體后半部分的壓力梯度增大,引起流體附面層的分離,如圖b所示.當來流的雷諾數(shù)Re再增大,達到40左右時,由于圓柱體后半部附面層中的流體微團受到更大的阻滯,就在附面層的分離點S處產生一對旋轉方面相反的對稱旋渦。如圖c所示。在一定的留諾數(shù)Re范圍內,穩(wěn)定的卡門渦街的及旋渦脫落頻率與流體流速成正比。
圓柱繞渦街產生示意圖
2、旋渦發(fā)生體的基本結構
旋渦發(fā)生體形狀有圓柱、三角往、T型柱、四角柱等,以下主要介紹圓柱與三角柱這兩種型式。
(1)圓柱型旋渦發(fā)生體
雖然這種型式使用較早,但嚴格地說,在高流速下它的斯特羅哈數(shù)St并不穩(wěn)定.因此,人們就將其改進成開狹縫或導壓孔形式。
電容式三角柱旋渦發(fā)生體
圓柱旋渦發(fā)生器
1-導壓孔;2-空腔;3-隔墻;4-鉑緣
開導壓孔的圓柱旋渦發(fā)生器如圖所示。由于有導壓孔存在,當旋渦發(fā)出的同時產生的交替升力使流體通過導壓孔流動,產生一邊吸入,一邊吹出的效果.當流體附面層在圓柱表面開始分離時,在吸入一側,分離被抑制;在吹出一例,分離則被促進發(fā)生.這樣就可使流體分離點的位置固定下來,也就可以使斯特羅哈數(shù)St相對穩(wěn)定。
(2)三角柱型旋渦發(fā)生體
目前采用較多的旋渦發(fā)生體是三角柱形的,其形狀一般由實驗確定.它不僅可以得到比圓柱更強烈的旋渦,而且它的邊界層分離點是固定的,即其斯特羅哈數(shù)St相對恒定,大約為St=0.16這樣,渦頻與流速的關系為f=0.16 u/d,其中d為三角柱的底邊寬度.形狀可見下圖:
流量計的種類很多,除了以上介紹的幾種流量計外,還有許多類型的流量計,例如靶式流量汁,堰式流量計,漩渦流量計等。
隨著工業(yè)生產自動化水平的提高。許多新的流量測量方法也日益被人們重視和采用,例如超聲波,激光,X—射線及核磁共振等逐漸應用到工業(yè)生產中,成為目前較新的流量測量技術。
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