在20世紀(jì)60年代末期，相繼出現(xiàn)了應(yīng)用流體振動(dòng)原理測(cè)量流量的新型流量?jī)x表，即所謂錐煤氣流量計(jì)。目前已經(jīng)應(yīng)用的有兩種，一種是應(yīng)用自然振動(dòng)的卡曼漩渦列原理；另一種是應(yīng)用強(qiáng)迫振動(dòng)的漩渦旋進(jìn)原理。應(yīng)用振動(dòng)原理的流量?jī)x表，前者稱為卡曼錐煤氣流量計(jì)（或），后者稱為旋進(jìn)。這種測(cè)量方法的特點(diǎn)是管道內(nèi)無(wú)可動(dòng)部件，使用壽命長(zhǎng)，線性測(cè)量范圍寬（約100：1），幾乎不受溫度、壓力、密度、黏度等變化的影響，壓力損失小，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5~1級(jí)。儀表的輸出是與體積流量成比例的脈沖信號(hào)，即數(shù)字顯示。這種儀表對(duì)氣體、液體均適用。

    （1）應(yīng)用卡曼漩渦測(cè)量流量  在流體前進(jìn)的路徑上放置一個(gè)非流線型的物體，見圖2-62，有時(shí)會(huì)在物體后面發(fā)生一個(gè)規(guī)則的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，即在物體兩側(cè)交替地形成漩渦，并隨著流體流動(dòng)。其結(jié)果是在物體后面形成兩列非對(duì)稱的漩渦列，稱為卡曼渦列（煤氣）。但是漩渦的配列或多或少地都不穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)表明，只有滿足一定條件時(shí)，此兩列漩渦才是穩(wěn)定的。即當(dāng)兩列漩渦的間距為h，同列中相鄰漩渦的間距為l，對(duì)于圓柱體滿足h/l=0.281條件時(shí)，漩渦才是穩(wěn)定的。物體后面放出漩渦的頻率與物體的形狀和流速有關(guān)。

圖2-63是均勻流體中圓柱體表面上壓力分布情況。從圖2-63中可以看出，在滯點(diǎn)θ=0時(shí)的總壓為高。θ在向下游方向增大時(shí)，隨θ增大，流速增大，壓力降低。在θ=70°附近壓力低。在80°~85°處邊界層從表面剝離，在這以后出現(xiàn)逆流區(qū)，逆流和剝離下來(lái)的邊界層的不連續(xù)面就成長(zhǎng)為漩渦，從圓柱后側(cè)交替而有規(guī)律地被放出。在θ=85°處出現(xiàn)的壓力拐點(diǎn)意味著剝離是在這一點(diǎn)發(fā)生的。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，每一列漩渦產(chǎn)生的頻率與流速u、圓柱直徑d的關(guān)系為

式中，St=fd/u稱為期特羅哈爾系數(shù)，是一個(gè)無(wú)量綱的系數(shù)。從圖2-64可看出，這個(gè)系數(shù)是隨以d為特征長(zhǎng)度的雷諾數(shù)變化的，但在雷諾數(shù)為500~150 000的區(qū)城內(nèi)，基本上為一個(gè)常數(shù)，對(duì)于圓柱體St=0.20，三角住St =0.16。而在工業(yè)上測(cè)量的流速，實(shí)際上幾乎都不超過(guò)這個(gè)范圍，所以可認(rèn)為頻率f只受流速u和物體的特征長(zhǎng)度所支配，而不受流體的溫度、壓力、密度、黏度及組成成分的影響.與其他流量測(cè)量方法相比較，這是應(yīng)用卡曼漩渦列測(cè)量流量方法的特點(diǎn)。

在管道中插入漩渦發(fā)生體時(shí)，假設(shè)在淤渦發(fā)生體處流通截面積為A，流體的平均流速為u，管道內(nèi)徑為D，圓柱體直徑為d，由于游渦發(fā)生體處的流通截面積

    由于在一定雷諾數(shù)區(qū)域內(nèi)，St為一個(gè)常數(shù)，所以從流量方程式可知，體積流量與頻率間成線性關(guān)系。

    為便于了解檢測(cè)漩禍頻率的方法，首先分析漩渦的成長(zhǎng)過(guò)程。流體在漩渦發(fā)生體圓柱周圍的情況見圖2-62所示。假設(shè)流動(dòng)是均勻的，則在圓柱體上游的環(huán)量為零。在圓柱體右下方有漩渦的場(chǎng)合，作為漩渦回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的反作用，在流體的其他部分就有與漩渦方向相反的旋轉(zhuǎn)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)就是圓柱周圍的環(huán)流（圖2-62中的箭頭），即圓柱周圍的環(huán)量不為零。由于環(huán)量的速度成分加在原來(lái)的流動(dòng)上，所以在圓柱體上側(cè)有增加流速的作用，在圓柱的下側(cè)有減少流速的作用。結(jié)果，有個(gè)正向升力從下到上地作用到圓桂體上。在圓柱右上方有順時(shí)針方向回轉(zhuǎn)的漩渦時(shí)，環(huán)量成反方向，結(jié)果有個(gè)向下的負(fù)向升力作用到圓柱體上。

由此可知，可以由漩渦發(fā)生體本身通過(guò)一定方式，檢測(cè)由于漩渦剝離產(chǎn)生的周期性的流動(dòng)運(yùn)動(dòng)的變化頻率和交變的升力變化頻率，也可以在尾流中設(shè)置檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。采用的方法如圖2-65所示。導(dǎo)壓孔（或開的槽孔）與檢測(cè)器內(nèi)部的空腔相通，空腔由隔墻分成兩個(gè)部分。在隔墻*部分有小孔，在小孔中裝置有檢測(cè)流體位移的鉑電阻絲等。因而在漩渦發(fā)生時(shí)，由于環(huán)量的緣故，漩渦對(duì)檢測(cè)器施加一個(gè)從下到上的升力。這個(gè)情況，就如同在檢測(cè)器下方的壓力比上方的壓力高一樣。結(jié)果，流體被從下方導(dǎo)壓孔吸入，從上方的導(dǎo)壓孔吹出。如果把鉑電阻絲用電流加熱到比流體溫度高出某個(gè)溫度，流體通過(guò)鉑電阻絲時(shí)，帶走它的熱量，從而改變它的電阻值，此電阻值的變化與放出漩渦的頻率相對(duì)應(yīng)，即由此便可檢測(cè)出與流速變化成比例的頻率。也可以在空腔間采用貼有應(yīng)變片的膜片或檢測(cè)位移的元件。

除圓柱形檢測(cè)器處，還有采用三角往檢測(cè)器的，如圖2-66所示，可以得到更穩(wěn)定更強(qiáng)烈的漩渦。它的流速和頻率的關(guān)系為

    埋在三角柱正面的兩只熱敏電阻組成橋路的兩臂，并以恒流電源供給微弱電流進(jìn)行加熱，產(chǎn)生游渦一側(cè)的熱敏電阻處流速較大，使熱敏電阻溫度降低，阻值升高，并由橋路輸出信號(hào)。隨著漩渦交替產(chǎn)生，電橋就輸出與漩渦頻率*相同的信號(hào)。只要準(zhǔn)確掌握三角柱扁平面的寬度d和管道直徑D,頻率f和流速之間關(guān)系就可以知道。

    由于這種測(cè)量方法實(shí)質(zhì)是測(cè)量流速，則管道里流速分布的不均勻程度將給測(cè)量帶來(lái)誤差，因此適用于紊流流速分布變化小的情況，其雷諾數(shù)范圍，氣體為2×103~1.2×105，水為5×103~1.5×105，并要求檢測(cè)器前后有足夠的直管段長(zhǎng)度。也可用于大口徑管道的流量測(cè)量。

（2）應(yīng)用旋進(jìn)漩渦測(cè)量流量  旋進(jìn)漩渦與卡曼波渦是*不同類型的漩渦。如圖2-67所示，流體通過(guò)游渦發(fā)生器后，出現(xiàn)一股繞流動(dòng)軸線旋轉(zhuǎn)的波渦流向前流動(dòng)，這股漩渦流中心的軸向前進(jìn)速度幾乎與流體的流動(dòng)速度相同。當(dāng)流體流動(dòng)截面進(jìn)一步擴(kuò)大時(shí)，則漩渦流的中心就要產(chǎn)生一種旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)，即一方面它旋轉(zhuǎn)著前進(jìn)，另一方面又逐漸擴(kuò)大它的旋轉(zhuǎn)半徑，形成類似錐形螺旋線的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，叫做旋進(jìn)漩渦。所以旋進(jìn)漩渦是一種繞流動(dòng)軸線旋轉(zhuǎn)的漩渦流。

    圖2-65是應(yīng)用旋進(jìn)型漩渦測(cè)量流量的示意圖。在變送器入口處為一個(gè)螺旋導(dǎo)流架，它由一組扭曲葉片組成，強(qiáng)迫流體旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生漩渦流。流體通過(guò)漩渦發(fā)生器后，經(jīng)過(guò)一段收縮管加速，在此區(qū)域內(nèi)，漩渦中心是在儀表內(nèi)腔的中心軸線上。當(dāng)漩渦流到達(dá)內(nèi)腔的擴(kuò)大部分時(shí)，其前進(jìn)方向發(fā)生變化，即漩渦流的中心軌跡開始繞著內(nèi)腔的中心軸線旋轉(zhuǎn)，開始旋進(jìn)。后部是一個(gè)除旋導(dǎo)流架，它的作用是減弱流體的漩渦狀況，使其比較平順地流過(guò)去。

    變送器的敏感元件（如熱敏電阻）安裝在收縮管的出口邊緣，當(dāng)漩渦產(chǎn)生旋進(jìn)時(shí)，漩渦中心周期地經(jīng)過(guò)敏感元件，從而使變送器發(fā)出與漩禍旋進(jìn)頻率相同的脈沖信號(hào)，以求出流量。

    從理論上講應(yīng)用旋進(jìn)型漩渦對(duì)于氣體和液體的流量都能測(cè)量，但目前只實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣體流量的測(cè)量。

    這種測(cè)量方法的特點(diǎn)與卡曼型漩渦的方法相似。它比較適用于中小口徑的管道。旋進(jìn)漩渦流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)為1.5~0.5級(jí)。

煤氣流量計(jì) http://www.360abg.org/jsabg01-Products-6653823/products.html

V錐流量計(jì) http://www.vzhui.com 

超聲波流量計(jì) http://www.abgbaina.com/

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