Principio de funcionamiento del caudalímetro de vórtice
En condiciones de flujo específicas, parte de la energía cinética del fluido se convierte en vibración del fluido, y su frecuencia de vibración tiene una cierta relación proporcional con el caudal (caudalímetro que funciona en base a). Este principio se llama caudalímetro de vibración de fluido. Actualmente existen tres tipos de caudalímetros de vibración de fluidos: caudalímetros de vórtice, caudalímetros de precesión (precesión de vórtice) y caudalímetros de chorro. Jugo de flujo de calle de vórtice (en lo sucesivo, VSF)
Se establece un cuerpo generador de vórtice (cuerpo de farol) en el fluido, y se generan vórtices regulares alternativamente desde ambos lados del cuerpo generador de vórtice. se llama Karman vortex Street, como se muestra en la Figura 1. Las filas de torbellinos están dispuestas asimétricamente detrás del generador de torbellinos. Supongamos que la frecuencia de aparición del vórtice es f, la velocidad promedio del flujo del medio medido es U, el ancho frontal del cuerpo generador de vórtice es d y el diámetro del cuerpo superficial es D. Según Karman Principio de la calle del vórtice, existe la siguiente relación
f=SrU1/d=SrU/md
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Dónde
U1: la velocidad promedio del flujo en ambos lados del generador de vórtice, m/s;
Sr: número de Strauhal;
m: la relación del área arqueada en ambos lados del generador de vórtice al área de la sección transversal de la tubería
Figura 1
Calle Karman Vortex
El caudal volumétrico qv en la tubería es
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr
( 2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1
(3)
Donde
K- -Coeficiente del instrumento del caudalímetro, número de pulsos/m3 (P/m3).
Además de estar relacionado con las dimensiones geométricas del generador de vórtice y de la tubería, K también está relacionado con el número de Strouhal. El número de Strouhal es un parámetro adimensional, que está relacionado con la forma del generador de vórtice y el número de Reynolds. La Figura 2 muestra la relación entre el número de Strouhal del generador de vórtice cilíndrico y el número de Reynolds de la tubería. Como puede verse en la figura, Sr puede considerarse como una constante en el rango de ReD=2×104~7×106, que es el rango de trabajo normal del instrumento. Al medir el flujo de gas, la fórmula de cálculo del flujo de VSF es
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Figura 2
La curva de relación entre el número de Strouhal y el número de Reynolds
En la fórmula
qVn, qV--son el caudal volumétrico en condiciones estándar (0oC o 20oC, 101,325kPa) y condiciones de trabajo, respectivamente, m3/h;
Pn, P--son las presiones absolutas en condiciones estándar y en condiciones de trabajo, respectivamente, Pa;
Tn, T--son las temperaturas termodinámicas en condiciones estándar y en condiciones de trabajo, respectivamente, K;
Zn, Z--son los coeficientes de compresión del gas en condiciones estándar y condiciones de trabajo respectivamente.
Se puede ver en la fórmula anterior que la señal de frecuencia de pulso emitida por VSF no se ve afectada por cambios en las propiedades y componentes físicos del fluido, es decir, el coeficiente del instrumento solo está relacionado con la forma y el tamaño de el generador de vórtice y la tubería dentro de un cierto rango de números de Reynolds. Sin embargo, como medidor de flujo, es necesario detectar el flujo másico en el balance de materiales y la medición de energía. En este momento, la señal de salida del medidor de flujo debe monitorear el flujo volumétrico y la densidad del fluido al mismo tiempo. del fluido todavía tienen un impacto directo en la medición del flujo.