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渦街流量計(jì)頻率與流速的關(guān)系

點(diǎn)擊次數(shù):184 發(fā)布時(shí)間:2025-07-22 10:08:25

渦街流量計(jì)的頻率與流速之間存在直接的線性關(guān)系,這是其測量原理的核心。具體關(guān)系如下:


1. 基本公式

渦街流量計(jì)的頻率(f)與流體流速(v)的關(guān)系由 斯特勞哈爾數(shù)(Strouhal Number, St)決定,公式為:

f=St? (v/d)

其中:

f:渦街脫落頻率(Hz);

St:斯特勞哈爾數(shù)(無量綱,通常為 0.15~0.25,具體值由旋渦發(fā)生體形狀和雷諾數(shù)決定);

v:流體流速(m/s);

d:旋渦發(fā)生體的特征寬度(m)。


2. 關(guān)鍵特性

線性關(guān)系:在湍流范圍內(nèi)(Re≥10,000),St 為常數(shù),因此頻率 f 與流速 v 成正比。

體積流量計(jì)算:

實(shí)際應(yīng)用中,流量 Q 通過頻率和管道截面積 A 導(dǎo)出:

Q=v?A= f?d/St ?A=k?f

其中 k 為儀表系數(shù)(通過標(biāo)定確定),單位通常是 脈沖數(shù)/m3 或 脈沖數(shù)/L。


3. 影響因素

斯特勞哈爾數(shù)(( St \):

與旋渦發(fā)生體形狀(如三角柱、梯形柱)和雷諾數(shù)相關(guān)。

在湍流區(qū)(Re>10,000)時(shí)穩(wěn)定,層流區(qū)(Re<2,000)不適用。


雷諾數(shù)(( Re \):

低流速(低 Re)時(shí),渦街脫落不規(guī)則,導(dǎo)致頻率-流速非線性。


介質(zhì)特性:

氣體、蒸汽與液體的 St 可能略有差異,需單獨(dú)標(biāo)定。


管道振動:

外部振動頻率接近 f 時(shí),會干擾信號檢測。


4. 實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

量程比:

典型渦街流量計(jì)的頻率響應(yīng)范圍可達(dá) 10:1(如1~100 Hz),但需保證流速在儀表允許范圍內(nèi)。


信號處理:

高頻信號(高流速)需抗干擾設(shè)計(jì),低頻信號(低流速)需靈敏度補(bǔ)償。


標(biāo)定與修正:

儀表系數(shù) k 需通過實(shí)流標(biāo)定確定,不同介質(zhì)或溫度壓力條件下可能需修正。


5. 示例計(jì)算

若某渦街流量計(jì)的 St=0.2,旋渦發(fā)生體寬度 d=0.02m,測得頻率 f=50Hz:

v= f?d/St=50×0.02/0.2=5m/s

對于DN50管道(內(nèi)徑約0.05 m,截面積 A≈0.00196m2),體積流量為:

Q=v?A=5×0.00196=0.0098m3/s (或35.28m3/h)


總結(jié)

渦街流量計(jì)的頻率與流速呈正比,但需確保流體處于湍流狀態(tài)且避開振動干擾。選型時(shí)需根據(jù)介質(zhì)和工況驗(yàn)證 St 及儀表系數(shù) k 的適用性,并通過標(biāo)定保證精度。

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