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空氣流量表的測量方法是基于流體力學中的卡門

作者:紅旗儀表(江蘇)有限公司 時間:2022-04-26

[文章前言]:空氣流量表的工作原理。 空氣流量表 的測量方法是基于流體力學中的卡門渦街原理。將渦輪發生器(如圓柱體、三角形柱體和其他非流線型對稱物體)垂直插入管道中。當流體繞過渦
空氣流量表的工作原理。
空氣流量表的測量方法是基于流體力學中的卡門渦街原理。將渦輪發生器(如圓柱體、三角形柱體和其他非流線型對稱物體)垂直插入管道中。當流體繞過渦輪發生器時,它會在左右兩側交替產生渦輪,形成渦輪列,左右渦輪的旋轉方向相反。這種渦輪列被稱為卡門渦街。
由于渦旋之間的相互影響,渦旋列一般不穩定,當兩個渦旋列之間的距離h同列兩個渦旋之間的距離L滿足公式h/L=0.281時,非對稱渦旋列可以保持穩定。此時,渦旋的頻率f與流體的平均流速和渦旋發生器的寬度d有以下關系。
當流量計管道內徑D和渦流發生體寬度D為確定值時,K值也隨之確定。
渦流交錯分離在柱兩側和柱后尾流中產生脈動壓力。柱內(或后)的檢測探頭受到這種微小的脈動壓力的影響,使埋在探頭中的壓電晶體元件受到交變應力,產生交變電荷信號。該信號通過放大器上的電荷變換、放大、濾波限制和觸發整形手術后,輸出頻率與渦流分離頻率相同的方波電壓脈沖信號。該信號發送到當地顯示器,傳感器輸出的每個脈沖代表一定體積的被測流體。一段時間內輸出的總脈沖數將代表在此期間流過傳感器的流體的總體積。
傳感器輸出的電壓脈沖信號發送到集成的本地顯示器。本地顯示器采用微功耗CPU測量渦街傳感器輸出的頻率信號,根據設定密度和渦街流量系數計算流量,現場液晶顯示瞬時流量和累計流量。
渦街流量計利用卡門渦街原理,在流體中安放旋渦發生體,流體在旋渦發生體下游兩側交替地分離釋放出兩列有規律的交錯排列的旋渦,在一定雷諾數范圍內,該旋渦的頻率與旋渦發生體的幾何尺寸、管道的幾何尺寸有關,旋渦的頻率與流量成正比,該頻率可由探頭檢出。計算公式如式(1)所示。
目前,我國應用于流體測量領域的流量計種類有很多,依據流量計測量原理的不同,可以將其分為:轉子流量計、電磁流量計、渦輪流量計、差壓流量計、質量流量計、渦街流量計、超聲波流量計等。其中占市場主要份額的有電磁流量計、孔板流量計、渦輪流量計、渦街流量計、超聲波流量計等。
氣體渦輪流量計的基本原理當沿著軸向流動的流體進入流量傳感器入時,葉片強迫流體進行旋轉運動,于是在旋渦蔓生體中心產生旋渦流。旋渦流在文丘利管中旋進,到達收縮段突然節流使旋渦流加速。當沿著軸向流動的流體進入流量傳感器入時。當旋渦流進入擴散段后,因回流的作用強迫進行旋進式二次旋轉。此時,旋渦流的旋轉頻率與介質流速成正比,并為線性。壓電傳感器檢測的微弱電荷信號經前置放大器放大、濾波、整形后變成頻率與流速成正比的脈沖信號,較后送積算儀進行計數處理。
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