一、空氣流量計(jì)工作原理
空氣流量計(jì)流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體，從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。空氣流量計(jì)便是依據(jù)卡門旋渦原理進(jìn)行封閉管道流體流量測量的新型流量計(jì)。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力，無需溫度壓力補(bǔ)償即可直接測量渦街、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量，是節(jié)流式流量計(jì)的理想替代產(chǎn)品。
為提高空氣流量計(jì)的耐高溫及抗振動(dòng)性能，我公司新近開發(fā)出了JNLUG改進(jìn)型渦街渦街流量傳感器，因其*的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫(350℃)、強(qiáng)振動(dòng)(≤1g)的惡劣工況下使用。在實(shí)際應(yīng)用中，往往zui大流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值，隨著負(fù)荷的變化，zui小流量又往往會低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的*工作段，為了解決這一問題，通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進(jìn)行整流，使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器，具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用，其結(jié)構(gòu)尺寸小，僅為工藝管內(nèi)徑的1/3，與渦街流量計(jì)(法蘭夾裝渦街流量計(jì)、卡箍式渦街流量計(jì)、衛(wèi)生型渦街流量計(jì)、溫壓補(bǔ)償渦街流量計(jì)、一體化渦街流量計(jì)、分體式渦街流量計(jì)、智能型渦街流量計(jì))作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對工藝管直管段的要求，安裝非常方便。為了使用方便，電池供電的就地顯示型渦街流量計(jì)采用微功耗*，采用鋰電池供電可不間斷運(yùn)行一年以上，節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購安裝費(fèi)用，可就地顯示瞬時(shí)流量、累積流量等。渦街流量計(jì)還帶有溫度傳感器，可以直接測量出飽和渦街的溫度并計(jì)算出壓力，從而顯示飽和渦街的質(zhì)量流量。渦街流量計(jì)帶有溫度、壓力傳感器，用于氣體流量測量可直接測量出氣體介質(zhì)的溫度和壓力，從而顯示氣體的標(biāo)況體積流量。
二、空氣流量計(jì)安裝要求
(1)空氣流量計(jì)節(jié)流件前后的直管段必須是直的?不得有肉眼可見的彎曲。
(2)空氣流量計(jì)安裝節(jié)流件用得直管段應(yīng)該是光滑的?如不光滑?流量系數(shù)應(yīng)乘以粗糙度修正稀疏。
(3)空氣流量計(jì)為保證流體的流動(dòng)在節(jié)流件前1D出形成充分發(fā)展的紊流速度分布?而且使這種分布成均勻的軸對稱形?所以 1)直管段必須是圓的?而且對節(jié)流件前2D范圍?其圓度要求其甚為嚴(yán)格?并且有一定的圓度指標(biāo)。具體衡量方法：(A)節(jié)流件前OD?D/2?D?2D4個(gè)垂直管截面上?以大至相等的角距離至少分別測量4個(gè)管道內(nèi)徑單測值?取平均值D。任意內(nèi)徑單測量值與平均值之差不得超過±0.3% (B)在節(jié)流件后?在OD和2D位置用上述方法測得8個(gè)內(nèi)徑單測值?任意單測值與D比較?其zui大偏差不得超過±2% 2)節(jié)流件前后要求一段足夠長的直管段?這段足夠長的直管段和節(jié)流件前的局部阻力件形式有關(guān)和直徑比β有關(guān)。[1]
(4)節(jié)流件上游側(cè)*阻力件和第二阻力件之間的直管段長度可按第二阻力件的形式和β=0.7(不論實(shí)際β值是多少)取所列數(shù)值的1/2 (5)節(jié)流件上游側(cè)為敞開空間或直徑≥2D大容器時(shí)?則敞開空間或大容器與節(jié)流件之間的直管長不得小于30D(15D)。若節(jié)流件和敞開空間或大容器之間尚有其它局部阻力件時(shí)?則除在節(jié)流件與局部阻力件之間設(shè)有附合規(guī)定的zui小直管段長1外?從敞開空間到節(jié)流件之間的直管段總長也不得小于30D(15D)。
空氣流量計(jì)適用于飽和渦街、過熱渦街、壓縮空氣、混和非易燃易爆氣體和熱水的工業(yè)計(jì)量?對上述流體的流量測量、顯示、計(jì)量及生產(chǎn)過程的在線自動(dòng)控制等用途均可采用。
三、空氣流量計(jì)計(jì)算公式
設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(zhì)平均流速為，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，即可得到以下關(guān)系式：
f=SrU1/d=SrU/md
式中U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速，m/s;
Sr--斯特勞哈爾數(shù);
m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比
管道內(nèi)體積流量qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1
式中K--流量計(jì)的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3(P/m3)。
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時(shí)，VSF的流量計(jì)算式為(4)
斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線式中qVn，qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(0oC或20oC，101.325kPa)和工況下的體積流量，m3/h;
Pn，P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力，Pa;
Tn，T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K;
Zn，Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。
由上式可見，VSF輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測質(zhì)量流量，這時(shí)流量計(jì)的輸出信號應(yīng)同時(shí)監(jiān)測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計(jì)量還是有直接影響的。
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