漩渦式氣體質量流量計測量原理

隨著（zhe）科學技術（shù）的發展,工業（yè）生產對流量測量的準確（què）性要求越（yuè）來越高,尤其是（shì）氣體和氣液（yè）兩相流的質量流量測量,已（yǐ）經成為一項（xiàng）前沿性難題。單組分的氣體流量還有（yǒu）熱式質量流量計（jì）可以應用,而對於變組分的氣體（tǐ）質量測量目前尚無成熟的流量（liàng）計可以應用。漩渦式氣體質量流量計是在深入研究卡曼渦街原理基礎上而開發（fā）的。流量計的核心是傳感器和雙通道（dào）信號檢測電路。

漩渦是一種流動現象,在充滿（mǎn）流體的管道中垂直於流體（tǐ）流向插入一個漩渴發生體,當流體的流量增大到一定程度時,會在（zài）漩渦發生體的下遊側形成（chéng）一係列的漩渦,並且漩渦發生體兩側產生的漩渦是周期交替出現的,如圖1所示。

當產生的穩定漩渦列（liè）滿足公式h=1.3b((h是兩渦列之間的距離)時,漩（xuán）渦發生的頻率f與被測流體的流速之間有以（yǐ）下關係:f=St*v1/b (1)式中:v為漩渦（wō）發生體兩側的平均流速;b為漩（xuán）渦發生體迎流麵的ZUI大寬度;St為（wéi）斯（sī）特勞哈爾數(無量綱,漩（xuán）渦發生體的形狀確定後,在一定的雷諾（nuò）數範圍內為常數)。此時,流過管道（dào）和漩渦發生體兩側的流體體積流量qv為:qv=A1*b/St*f  (2)式中:A1為管道漩（xuán）渦發生體兩（liǎng）側的流通截麵積。

目前的漩渦流量計就是采用上述原理來測量流量的。伴隨著漩渦的產生,在漩渦發生（shēng）體的周圍（wéi）產（chǎn）生循環流,當漩（xuán）渦（wō）在發生體一側分離時,發（fā）生體受到的橫向變動升力FLf大小為：FLf=士CLf×0.5pv12So  (3)式中,CLf為橫向升力係數;p為被測流體密度;So為漩渦發生體在流動方（fāng）向上的投影麵（miàn）積。

(3)式除以（yǐ）(1)式可以消掉一個公共變量p1,得出質量流量qm:FLf/土（tǔ）bSoCLf/2St*pv1=Kpv1=Kqm 

根據(4)式,當儀表係數K為常（cháng）數時,FLf和（hé）f之（zhī）商就表示（shì）被測流體的質量流量qm。而（ér）在漩渦發生體的幾何形狀確定後,b、So、CLf都是（shì）常（cháng）數（shù）,當被測流體的流速大到一定程度時（shí）,St也為常數,故（gù）K是一常數。這就是（shì）漩渦式（shì）質量流量計的測量原理詳細的實驗資料表明,CLf是雷諾數Re和漩渴發生體形狀的函數,如圖2所示,其中當漩渦（wō）發生體的形狀為梯形、矩形、三角（jiǎo）形時,橫向升力係數分別為0.92,0.62,0.80。綜（zōng）上所述（shù）,如（rú）果實（shí）現了（le）f和FLf的測量,並進行除法運算,就（jiù）能進行質量流量的測量。

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