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7.5涡街流量计讲解.ppt

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文档介绍:涡街流量计
一、流量计 概 述
在特定的流淌条件下,一部分流体动能转化为流体振动,其振动频率与流速(流量)有确定的比例关系,依据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。
目前流体振动流量计有三类:涡街流量计、旋进(旋涡进动)流量计耐磨蚀,耐温变;
⑥固有频率在涡街信号的频带外。
已经开发出形态繁多的旋涡发生体,它可分为单旋涡发生体和多旋涡发生体两类,如图4所示。
单旋涡发生体的基本形有圆柱、矩形柱和三角柱,其他形态皆为这些基本形的变形。
三角柱形旋涡发生体是应用最广泛的一种,如图3所示。图中D为仪表口径。
为提高涡街强度和稳定性,可接受多旋涡发生体,不过它的应用并不普遍。
图3 三角柱旋涡发生体 d/D=~;c/D=~; b/d=1~;θ=15o~65o
图4 单旋涡发生体和多旋涡发生体
检测元件
流量计检测旋涡信号一般有5种方式。   1) 用设置在旋涡发生体内的检测元件干脆检测发生体两侧差压;   2) 旋涡发生体上开设导压孔,在导压孔中安装检测元件检测发生体两侧差压;   3) 检测旋涡发生体四周交变环流;   4) 检测旋涡发生体背面交变差压;   5) 检测尾流中旋涡列。   依据这5种检测方式,接受不同的检测技术(热敏、超声、应力、应变、电容、电磁、光电、光纤等)可以构成不同类型的VSF。
旋涡发生体和检测方式一览表
旋涡频率检测方法,大致分为两类:
一类是检测旋涡发生时流速变更,接受的元件有热丝、热敏电阻、超声波探头等;
另一类是检测旋涡发生时压力变更,接受的检测元件有压电元件、应变元件、膜片+压电、膜片+电容等。
热敏检测元件灵敏度高,适用于较低温度(小于200度)和较低密度的气体测量。但因热敏电阻用玻璃封装,较脆弱,故易受污物、有害物质等影响。
压电元件耐脏,应用较广。但抗震性较差、信噪比较低,如测低密度、低流速气体,环境振动较大就不宜选用。在常温下,压电陶瓷是绝缘的,阻抗为10~100兆欧。如300度高温,阻抗会降到1兆欧,输出信号变小,导致系统低频性恶化,不利于测量。
检测元件检测方法举例:
圆柱发声体检出部分的轴向两侧开并列的偶数导压孔,导压孔与检测棒内的空腔相通。空腔内有隔墙,把空腔分隔成二部分,在隔墙中,装有通电流的铂电阻丝。当圆柱检测棒的侧后方产生旋涡时,有旋涡的一边静压大于无旋涡的一边,于是通过导压孔引起空腔内流体的移动,使得热电阻丝冷却而变更阻值,在通过电桥输出电信号。
三角柱检测器正面用低温玻璃封装的两只热敏电阻为电桥的桥臂,它由恒流源供应的微弱电流予以加热。流体在检测器两侧交替产生旋涡,产生旋涡的一侧,流速较大,致使靠近这一侧的热敏电阻温度降低而阻值上升,造成电桥不平衡,从而输出与旋涡产生的频率一样的交变电压信号。
热电阻法(P脉动):
把圆柱做成空心,中间放入一个加热的电阻丝,在隔板层开几个导压孔,当一侧产生涡列时,P变更(脉动),另一侧未变,所以流体经过导压孔突然流过电阻丝,使之冷却,温度降低,电阻减小,另一侧再产生涡列时,流体反而再次冷却,电阻减小,测出电阻下降的次数就可以推出频率f。
物质在1秒内完成周期性变更的次数叫做频率,常用f表示。
频率是50Hz,也就是一秒钟内做了50次周期性变更。
什么是频率?
什么是雷诺数?
简介:
雷诺数(Reynolds number)一种可用来表征流体流淌状况的无量纲数,以Re表示,Re=ρvd/η,其中v、ρ、η分别为流体的流速、密度与黏性系数,d为一特征长度。
例如流体流过圆形管道,则d为管道直径。利用雷诺数可区分流体的流淌是层流或湍流,也可用来确定物体在流体中流淌所受到的阻力。
例如,对于小球在流体中的流淌,当Re比“1”小得多时,其阻力f=6πrηv(称为斯托克斯公式),当Re比“1”大得多时,f′=。
雷诺数表示作用于流体微团的惯性力与粘性力[1]之比。两个几何相像流场的雷诺数相等,则对应微团的惯性力与粘性力之比相等。
雷诺数越小意味着粘性力影响越显著,越大则惯性力影响越显著。
雷诺数很小的流淌(如润滑膜内的流淌),其粘性影响遍及全流场。雷诺数很大的流淌(如一般飞行器绕流),其粘性影响仅在物面旁边的边界层或尾迹中才是重要的。
在涉及粘性影响的流体力学试验中,雷诺数是主要的相像准数。
但很多模型试验的雷诺数远小于实物的雷诺数,因此探讨修正方法和发展高雷诺数试验设备是流体力学试验探讨的重要课题。
热敏电阻法(灵敏度高):
在三角柱体的迎流面上对称的嵌入两个热敏电阻,热敏电阻中通入恒定的电流,使之温度在流体静止的状况下比流体高出10℃左右。未起漩时,流体的温度相同,交替旋转时,发生漩涡的一侧,能量损失,因此流速