氣體渦街流量計的介紹
一、氣體渦街流量計
渦街流量計（又稱旋渦流量計）是根據(jù)“卡門渦街”原理研制成的一種流體振蕩式流量測
量儀表。所謂“卡門渦街”現(xiàn)象是這樣的：在流動的流體中插入一根（或多根）迎流面為非流
線型柱狀物時，流體在柱狀物兩側(cè)交替地分離釋放出兩列規(guī)則的旋渦。早在19世紀(jì)物理學(xué)
家斯特勞哈爾和馮·卡門就對渦街現(xiàn)象進(jìn)行了卓有成效的研究。他們的研究成果表明：旋渦
分離頻率與介質(zhì)流速、旋渦發(fā)生體的幾何形狀以及尺寸有著內(nèi)在的聯(lián)系，這就是旋渦分離頻
率與流速成正比與柱體寬度成反比。
卡門渦街原理啟發(fā)人們應(yīng)用此原理開發(fā)測定流速和流量的儀表。上世紀(jì)70年代日本橫
河電機(jī)株式會社及美國伊斯特公司分別研制出世界上第一臺渦街流量計。
由于這種流量儀表具有準(zhǔn)確度高、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、可靠性好、輸出與流量測量值
成正比的脈沖頻率信號、．無零點(diǎn)漂移、便于進(jìn)行流量累積計量、壓力損失?。ㄅc節(jié)流式流量
計相比）等一系列優(yōu)點(diǎn)，一經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。盡管其歷史較短但發(fā)展卻很
快，短短幾十年已經(jīng)成為主流流量測量儀表之一，廣泛應(yīng)用于各種氣體、蒸汽及液體介質(zhì)流
量的測量。
二、工作原理及結(jié)構(gòu)
（一）工作原理
正如前面所述，在流動的流體中插入一個流線型的柱狀物體時，從柱狀物體兩
側(cè)會產(chǎn)生兩列交替產(chǎn)生的旋渦。這個現(xiàn)象稱為“卡門渦街”現(xiàn)象，如圖2 -1所示。
研究表明旋渦分離的頻率與介質(zhì)流速成正比，與柱體的寬度成反比，可用下式表示
一Sr×u／d (2 -1)
速度式氣體流量計
式中：f-旋渦分離的頻率；
Sr-系數(shù)（斯特勞哈爾數(shù)）；
口——流體流速；
d-柱體迎流面寬度。
由上式可見，通過測量旋渦頻率便可測出流體流速和瞬時流量。
斯特勞哈爾數(shù)(Sr)是通過試驗(yàn)確定的無Sr
因次數(shù)。圖2-2中表示出了斯特勞哈爾數(shù)
(Sr)與雷諾數(shù)(Re)的關(guān)系。曲線的平直部分o．20
對應(yīng)渦街流量計正常測量流量的范圍。只要檢o．15
測出頻率廠即可求得管內(nèi)流體的流速，由流o．10
速可求出介質(zhì)的體積流量。
渦街流量計一段時間內(nèi)輸出的脈沖數(shù)與流
過流體的體積量之比，稱為儀表的流量系數(shù)
（簡稱儀表系數(shù)），用K來表示
K - N/Q
式中：K-儀表系數(shù)，(n13)_1；
N-體積總量對應(yīng)的脈沖個數(shù)；
Q-體積總量，ml3。
渦街流量計瞬時流量（流率），也可以用來測量累積流量（總量）。當(dāng)用
來測量瞬時流量時其測量值可用下式表示
(2 -3)
q=，×3 600/K
式中：q-體積流量值，m3／h；
，——渦街流量計輸出信號頻率，Hz。
當(dāng)用來測量累積流量（總量）時其測量值可用下式表示
Q—N/K (2-4)
氣體流量一般按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行計量，當(dāng)用渦街流量計測量氣體流量需要將其流量測量值
用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)流量表示時，其測量值可用下式表示
qN一f×3 600/K×p/pN×TN／T×ZN/Z (2-5)
式中：qN-氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量，IT13/11；
p——氣體工作狀態(tài)壓力（絕壓），MPa;
pN-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力（絕壓），MPa;
T-氣體工作狀態(tài)溫度（熱力學(xué)溫度），K;
TN -標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度（熱力學(xué)溫度），K;
Z-氣體工作狀態(tài)壓縮系數(shù)；
zn—氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓縮系數(shù)。
蒸汽流量一般按質(zhì)量流量進(jìn)行計量，當(dāng)用渦街流量計測量蒸汽流量或其他介質(zhì)流量需要
按質(zhì)量流量表示時其測量值可用下式表示：
‘ (2 -6)
qm=f×3 600/K×l
式中:qm——質(zhì)量流量，kg/h；
f-一渦街流量計輸出信號頻率，Hz;
P-工作狀態(tài)下介質(zhì)密度，kg/m3