Vad är sambandet mellan virvlarnas frekvens och flödet i en virvelflödesmätare?

Hej där! Som leverantör av virvelflödesmätare får jag ofta frågan om förhållandet mellan frekvensen av virvlar och flödet i dessa fiffiga apparater. Så jag tänkte att jag skulle ta några minuter för att dela upp det åt dig på ett sätt som är lätt att förstå.

Först och främst, låt oss prata om vad en virvelflödesmätare är. AVortex flödesmätareär en typ av flödesmätare som mäter flödeshastigheten för en vätska (antingen vätska eller gas) genom att detektera frekvensen av virvlar som avges från en bluffkropp placerad i flödesvägen. Dessa virvlar skapas när vätskan strömmar runt bluffkroppen, och deras frekvens är direkt relaterad till vätskans flödeshastighet.

Principen bakom en virvelflödesmätare är baserad på fenomenet von Kármán vortexgata. När en vätska strömmar runt en bluffkropp skapar den alternerande virvlar på vardera sidan av kroppen. Dessa virvlar avges med en regelbunden frekvens, och denna frekvens är proportionell mot vätskans flödeshastighet. Förhållandet mellan virvelavstötningsfrekvensen (f) och flödeshastigheten (v) kan beskrivas med Strouhal-talet (St), vilket är ett dimensionslöst tal definierat som:

St = f * d / v

där d är den karakteristiska dimensionen för bluffkroppen (vanligtvis bredden). Om vi ​​arrangerar om denna ekvation kan vi lösa flödeshastigheten:

v = f * d / St

Eftersom flödeshastigheten (Q) är lika med flödeshastigheten multiplicerad med rörets (A) tvärsnittsarea, kan vi också uttrycka flödeshastigheten i termer av virvelavkastningsfrekvensen:

Q = v * A = (f * d / St) * A

Så, som du kan se, är flödeshastigheten direkt proportionell mot virvelavfallsfrekvensen. Detta innebär att vi genom att mäta virvlarnas frekvens kan exakt bestämma vätskans flödeshastighet.

Låt oss nu ta en närmare titt på hur detta förhållande utspelar sig i verkliga applikationer. I en typisk virvelflödesmätare placeras bluffkroppen i mitten av röret, och virvlarna detekteras av en sensor placerad nedströms bluffkroppen. Sensorn kan vara en piezoelektrisk kristall, en töjningsmätare eller någon annan typ av enhet som kan upptäcka tryckfluktuationer som orsakas av virvlarna.

När vätskan strömmar genom röret avges virvlarna från bluffkroppen med en frekvens som är proportionell mot flödeshastigheten. Sensorn känner av dessa tryckfluktuationer och omvandlar dem till en elektrisk signal, som sedan bearbetas av flödesmätarens elektronik för att beräkna flödet.

En av de viktigaste fördelarna med en virvelflödesmätare är dess breda räckvidd. Eftersom förhållandet mellan virvelavfallsfrekvensen och flödeshastigheten är linjär över ett brett område av flödeshastigheter, kan en virvelflödesmätare noggrant mäta flödeshastigheter från mycket låga till mycket höga värden. Detta gör den till ett mångsidigt val för en mängd olika applikationer, inklusive industriell processkontroll, vatten- och avloppsvattenhantering och HVAC-system.

En annan fördel med en virvelflödesmätare är dess höga noggrannhet. Eftersom mätningen är baserad på en fysikalisk princip (von Kármán vortex street-fenomenet), är noggrannheten hos en virvelflödesmätare vanligtvis mycket hög, med fel på mindre än ±1 % av det uppmätta värdet. Detta gör det till ett pålitligt val för applikationer där noggrann flödesmätning är kritisk.

Det är dock viktigt att notera att noggrannheten hos en virvelflödesmätare kan påverkas av ett antal faktorer, inklusive vätskeegenskaperna (som viskositet och densitet), rördiametern och grovheten och förekomsten av störningar uppströms och nedströms. För att säkerställa korrekt mätning är det viktigt att välja en virvelflödesmätare som är lämplig för den specifika applikationen och att installera den korrekt enligt tillverkarens instruktioner.

Förutom noggrannhet och avståndsförmåga är en annan viktig faktor när du väljer en virvelflödesmätare dess tillförlitlighet. Eftersom en virvelflödesmätare inte har några rörliga delar (förutom själva virvlarna) är den i allmänhet mycket pålitlig och kräver lite underhåll. Detta gör den till ett kostnadseffektivt val för långvarig användning i industriella applikationer.

Så där har du det! Det är förhållandet mellan frekvensen av virvlar och flödet i en virvelflödesmätare. Jag hoppas att den här förklaringen har varit till hjälp för att förstå hur dessa enheter fungerar och varför de är ett så populärt val för flödesmätning.

Om du letar efter en virvelflödesmätare hjälper jag dig gärna att hitta rätt för din applikation. Ring mig bara eller skicka ett mail så kan vi diskutera dina specifika behov och krav. Jag ser fram emot att höra från dig!

Referenser

• Miller, RW (1996). Handbok för flödesmätning. McGraw-Hill.
• ISO 10790:2007. Industriella processkontrollventiler - Flödeskapacitet - Dimensionsekvationer för vätskeflöde under installerade förhållanden.
• ASME MFC-6M-2001. Mätning av vätskeflöde i slutna ledningar med virvelmätare.