氧氣渦街流量計原理

在(zai)流體(ti)中設置三角柱型旋(xuan)(xuan)渦(wo)發(fa)生(sheng)體(ti)，則(ze)從旋(xuan)(xuan)渦(wo)發(fa)生(sheng)體(ti)兩側(ce)交替地(di)產生(sheng)有規則(ze)的旋(xuan)(xuan)渦(wo)，這(zhe)種旋(xuan)(xuan)渦(wo)稱為卡門旋(xuan)(xuan)渦(wo)，如右圖所示，旋(xuan)(xuan)渦(wo)列在(zai)旋(xuan)(xuan)渦(wo)發(fa)生(sheng)體(ti)下游非對稱地(di)排列。

設旋渦的(de)發生頻(pin)率(lv)為f，被(bei)測介質平均流速為 ，旋渦發生體(ti)迎流面(mian)寬度為d，表體(ti)通(tong)徑為D，即可得(de)到以下(xia)關系式(shi)：

f=SrU1/d=SrU/md （1）

式(shi)中(zhong)　U1--旋渦發生體(ti)兩側平均流(liu)速，m/s；

Sr--斯特勞哈爾數；

m--旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比

管(guan)道內體積(ji)流量qv為(wei)

qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)

K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)

式中 K--流量計(ji)的(de)儀表(biao)系數(shu)，脈沖數(shu)/m3（P/m3）。

K除與(yu)旋(xuan)渦(wo)發生體、管(guan)(guan)道(dao)的幾何尺(chi)寸有關(guan)(guan)外，還(huan)與(yu)斯(si)(si)特(te)勞哈(ha)(ha)爾數(shu)(shu)有關(guan)(guan)。斯(si)(si)特(te)勞哈(ha)(ha)爾數(shu)(shu)為(wei)無量(liang)(liang)(liang)綱(gang)參數(shu)(shu)，它(ta)與(yu)旋(xuan)渦(wo)發生體形(xing)狀(zhuang)及雷諾(nuo)數(shu)(shu)有關(guan)(guan)，圖2所示為(wei)圓柱狀(zhuang)旋(xuan)渦(wo)發生體的斯(si)(si)特(te)勞哈(ha)(ha)爾數(shu)(shu)與(yu)管(guan)(guan)道(dao)雷諾(nuo)數(shu)(shu)的關(guan)(guan)系(xi)圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍(wei)內，Sr可視(shi)為(wei)常數(shu)(shu)，這是儀表正常工作范圍(wei)。當測量(liang)(liang)(liang)氣體流(liu)量(liang)(liang)(liang)時，VSF的流(liu)量(liang)(liang)(liang)計算式(shi)為(wei)圖2 斯(si)(si)特(te)勞哈(ha)(ha)爾數(shu)(shu)與(yu)雷諾(nuo)數(shu)(shu)關(guan)(guan)系(xi)曲線式(shi)中(zhong) qVn，qV--分別為(wei)標(biao)準狀(zhuang)態下(xia)（0oC或20oC，101.325kPa）和(he)工況下(xia)的體積流(liu)量(liang)(liang)(liang)，m3/h；

Pn，P--分別(bie)為(wei)標準狀態下(xia)和工況下(xia)的壓力，Pa；

Tn，T--分別為標準(zhun)狀態下(xia)和工況下(xia)的熱力學溫度(du)，K；

Zn，Z--分別(bie)為(wei)標準狀(zhuang)態下和工(gong)況下氣體(ti)壓縮系(xi)數。

由上(shang)式可(ke)見(jian)，VSF輸出的(de)脈(mo)沖頻率信號(hao)(hao)不受流體物性和(he)組(zu)分變化(hua)的(de)影(ying)響，即(ji)儀表系數在一定雷(lei)諾數范(fan)圍內僅與旋渦發(fa)生(sheng)體及(ji)管道的(de)形狀(zhuang)尺寸等有關。但(dan)是作為(wei)流量(liang)計在物料平衡及(ji)能源計量(liang)中需檢測(ce)質量(liang)流量(liang)，這時流量(liang)計的(de)輸出信號(hao)(hao)應同時監(jian)測(ce)體積流量(liang)和(he)流體密度，流體物性和(he)組(zu)分對(dui)流量(liang)計量(liang)還是有直接影(ying)響的(de)。

氧氣渦街流量計便是(shi)依據卡門旋渦(wo)原理進行封閉管道(dao)流(liu)(liu)(liu)體流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)測(ce)量(liang)(liang)的新型流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)。因其具有良好的介質適應能(neng)力，無需溫度(du)壓力補償即(ji)可直接測(ce)量(liang)(liang)蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積(ji)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)，配備溫度(du)、壓力傳感器可測(ce)量(liang)(liang)標況體積(ji)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)和(he)質量(liang)(liang)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)，是(shi)節流(liu)(liu)(liu)式流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)的理想替代產品。

為提高渦街流(liu)(liu)量計的(de)(de)耐高溫(wen)及抗振動(dong)性能(neng)，我公司(si)新(xin)近開(kai)發(fa)出了改進型(xing)渦街流(liu)(liu)量傳感器，因其*的(de)(de)結構和(he)選材使該(gai)傳感器可在高溫(wen)（350℃）、強(qiang)振動(dong)（≤1g）的(de)(de)惡劣工況(kuang)下使用。

在(zai)實(shi)際(ji)應用(yong)中，往往大流(liu)(liu)量(liang)遠低(di)于(yu)儀表(biao)的上限值，隨(sui)著(zhu)負荷的變(bian)(bian)化，小(xiao)流(liu)(liu)量(liang)又往往會低(di)于(yu)儀表(biao)的下(xia)限值，儀表(biao)并非(fei)工(gong)作在(zai)它的工(gong)作段，為了解(jie)決這一問題(ti)，通常采用(yong)在(zai)測量(liang)處縮徑(jing)(jing)提高(gao)測量(liang)處的流(liu)(liu)速(su)(su)，并選用(yong)較小(xiao)口徑(jing)(jing)的儀表(biao)以利于(yu)儀表(biao)的測量(liang)，但是這種變(bian)(bian)徑(jing)(jing)方(fang)(fang)式必須在(zai)變(bian)(bian)徑(jing)(jing)管與儀表(biao)間有(you)長度為15D以上的直管段進行整(zheng)流(liu)(liu)，使加工(gong)、安裝(zhuang)都不方(fang)(fang)便(bian)。我公司(si)研制的縱斷(duan)面形(xing)狀為圓弧的LGZ變(bian)(bian)徑(jing)(jing)整(zheng)流(liu)(liu)器，具有(you)整(zheng)流(liu)(liu)、提高(gao)流(liu)(liu)速(su)(su)及改(gai)變(bian)(bian)流(liu)(liu)速(su)(su)分(fen)布(bu)多重作用(yong)，其結構尺寸小(xiao)，僅為工(gong)藝管內徑(jing)(jing)的1/3，與渦(wo)街流(liu)(liu)量(liang)計作成一體，不僅不需(xu)要另外附加一段直管段，還可以降低(di)對工(gong)藝管直管段的要求，安裝(zhuang)非(fei)常方(fang)(fang)便(bian)。