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乙烯流量计工作原理
(1)乙烯流量计工作原理
①卡门涡街
a.卡门涡街现象。1911年卡门(Kaman)提出卡门涡街理论，为振动式流量计奠定了理论基础。卡门在实验中发现，在流动流体中插人一根或多根迎流面为非线性流型的柱状物时，流体在柱状物的两侧交替地分离出两列规则的旋涡，这种现象称为卡门涡街现象。常见示例是当风吹户外的电话线时，在电话线后会有规则的声音.图2-39是卡门涡街现象及实际的涡街形状。
b.卡门涡街理论。卡门及其研究者指出，卡门涡街的分离频率f与流体流速u成正比与旋涡发生体柱体特征尺寸d成反比，即分离频率f与发生体的几何形状和尺寸、流体流速等有关。
②乙烯流量计工作原理
a.斯特劳哈尔(Strouhal)数。斯特劳哈尔数Sr用于描述当地惯性力与位移惯性力之比。与雷诺数Re类似，它是一个无量纲数.常用于描述卡门旋涡分离频率f与流体流速u场之间关系。即:
b.乙烯流量计工作原理.根据上式，乙烯流量计测量的流体流量qv为:
可见，被测流体流量qv与涡街分离频率f成正比，与仪表系数K成反比.流速u在一定雷诺数范围内，K呈现接近常数.图2-40是典型的仪表系数K与雷诺数Re的关系曲线。
对直径d的圆柱形旋涡发生体，旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比m可表示为:
式中，D是测量管内径，m。则仪表系数K可表示为:
c.标准乙烯流量计发生体。根据图2-41设计的标准涡街发生体(Takamoto, 1994)及其误差见表2-20
|
|
标准值 |
最大允许误差/% |
对仪表系数的影响/% |
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W/D |
0.28 |
0.1 |
0.13 |
|
H/D |
0.35 |
0.7 |
0.00 |
|
h/D |
0.03 |
6.6 |
0.13 |
|
L/D |
0.912 |
0.15 |
0.08 |
|
θ |
19° |
0.4° |
0.05 |
|
水平(相对于管轴) |
0° |
0.5° |
0.05 |
|
垂直(相对于管道直径) |
0° |
0.3° |
0.06 |
采用标准设计的涡街发生体，它的流通面积接近于孔板在径比0.65时的流通面积。
乙烯流量计性能参数
①压力损失
乙烯流量计的压力损失可用下式计算：
②仪表系数
乙烯流量计仪表系数K与涡街发生体的形状、大小、管径等结构参数有关外，还与斯
特劳哈尔数有关。在一定雷诺数范围内，斯特劳哈尔数接近常数.因此，应用时应确定是否满足雷诺数下限和上限要求。
通常，为提高测量精度，应对仪表系数进行修正。包括温度修正Et、雷诺数修正Ere、管径偏差修正ED、两相流修正ES、可膨胀系数修正Er等.修正项说明如下:
a.温度修正E1。计算公式如下:
式中，αb是测量管材料的线胀系数，m/℃; αx是涡街发生体材料的线胀系数，m/℃。 t是工况温度，℃;t。是标定时温度，℃。
b.雷诺数修正Ere。当运行在雷诺数下限以下时，需要进行雷诺数修正Ere。由于在雷诺数下限以下运行时，斯特劳哈尔数增大，因此，雷诺数越小，雷诺数修正Ere值越大。可用下式近似计算。
c.管径偏差修正ED。它用于修正因实际管道内径D与传感器内径DN的偏差，计算公式如下:
d.两相流修正ES。乙烯流量计可用于测量两相流流体流量。当液体的容积含气率β<10%时，其值在0.9940~0.9950。当β>10%时，需根据含气率计算。
e.可膨胀系数修正Ee。可压缩气体的压缩性引起压力改变和产生误差，用可膨胀系数修正Ee修正。
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