Что такое вихревой расходомер?

Что такое вихревой расходомер?

Вихревой расходомер — это расходомер, который использует вихрь Кармана.

Вихрь Калмана — это линия вихрей, образующихся ниже по потоку от объекта (источника вихря), помещенного в поток жидкости. Название «вихрь Калмана» происходит от теоретического разъяснения физика Калмана.

Вихревой расходомер имеет простую и надежную конструкцию. Его основными характеристиками являются высокая точность, широкий диапазон расхода и совместимость с широким спектром жидкостей.

Применение вихревых расходомеров

Основные области применения вихревого расходомера:

• Измерение расхода в паропроводах
• Измерение возврата конденсата
• Измерение подачи котловой воды
• Управление автомобильными двигателями
• Управление расходом охлаждающей жидкости в охладителях

Вихревые расходомеры могут измерять газ, жидкость и пар, поэтому их можно использовать в любом сценарии измерения расхода.

Предостережение заключается в выборе подходящего размера отверстия для создания вихря, поскольку измерение невозможно без создания вихря. В диапазоне низкого расхода вихрь Кармана не будет создан, и расход не может быть измерен.

Принцип работы вихревых расходомеров

Вихревой расходомер измеряет расход, подсчитывая вихри Калмана.

Поскольку частота вихря Калмана пропорциональна скорости потока, скорость потока можно определить, поместив в трубу препятствие, создающее вихрь, и подсчитав созданные вихри.

Ниже приведено объяснение с использованием конкретных математических формул.

Пусть частота вихря будет f (Гц), репрезентативная длина тела, генерирующего вихрь, будет d (м), а скорость потока будет v (м/с),

f = S・v/d

Уравнение f = S・v/d, где S — частота вихря соломенного выводного устройства, а v — скорость потока. где S — константа пропорциональности, называемая числом Струхаля. Это число определяется формой и размерами вихревого генератора.

Расход Q (м3/с), если площадь поперечного сечения трубы равна A (м2),

Q = A・v = A・f・d/S = K・f

и если коэффициент пропорциональности K между расходом и частотой определен заранее, то расход можно получить из частоты.

Фактические вихревые генераторы могут быть треугольной, плоской или трапециевидной формы, причем трапециевидная форма считается наиболее точной. Вихрь обнаруживается путем преобразования силы, создаваемой вихрем, в электрический сигнал с помощью датчика (пьезоэлектрического элемента или полупроводникового тензодатчика), который затем усиливается преобразователем и извлекается как импульсный сигнал или аналоговый сигнал.

Другая информация о вихревых расходомерах

1. Длина прямой трубы вихревых расходомеров

Другие измерители, которые измеряют расход жидкости в трубе, включают расходомеры дифференциального давления и расходомеры Кориолиса. Расходомер дифференциального давления имеет простую конструкцию, но его недостатком является то, что его точность измерения несколько низкая, в то время как недостаток кориолисового типа заключается в ограничении жидкостей, которые могут быть использованы.

С другой стороны, вихревой расходомер измеряет изменение давления, вызванное вихрем Кармана, образованным ниже по потоку от объекта, генерирующего вихрь, установленного в чувствительной секции, и преобразует его в расход. Вихревой расходомер может измерять жидкости, твердые вещества и газы и характеризуется простотой своей измерительной аппаратуры.

Как и в случае большинства расходомеров, прямой участок трубы перед прибором должен иметь определенную длину для более точного измерения расхода. В вихревом расходомере завихряющийся поток или неравномерное распределение скорости в трубе повлияют на измерение. Поэтому жидкость должна быть ламинарной.

Поэтому верхний участок трубы перед расходомером должен быть выпрямлен, а клапаны, термометры, манометры и т. д. не должны выступать в трубопровод. Требуемая длина прямого участка трубы зависит от конструкции трубопровода.

2. Вихревой расходомер и пар

Расходомеры с дифференциальным давлением часто используются для измерения расхода пара. Расходомер с дифференциальным давлением имеет простой механизм, но его точность измерения расхода уступает другим расходомерам.

В таких случаях вихревой расходомер может использоваться для точного измерения расхода пара.

В случае пара плотность изменяется в зависимости от температуры и давления. Вихревой расходомер не только обеспечивает точное измерение расхода, но некоторые счетчики оснащены датчиком температуры, что позволяет преобразовывать его в массовый расход.

Кроме того, вихревой расходомер более подходит, чем расходомер с дифференциальным давлением, в основном потому, что в котлах пар является влажным. Однако влияние температуры, давления и сухости этого влажного пара может привести к низкой точности даже вихревого расходомера.

Вихревые расходомеры для пара имеют встроенный датчик сухости в секции обнаружения и предназначены для преобразования массового расхода.