1.蒸汽流量計原理對旋渦發生體的要求
發生體是蒸汽流量計的核心部件,它與渦街流量計的流量特性(儀表系致K、線性度、重復性、范圍度)和儀表的阻力特性密切相關。一臺高性能渦街流量計,必然有優良的發生體。對發生體有以下要求。
①它應有鈍的截面形狀(非流線型),這是產生旋渦分離的條件。
②它應是柱狀體,與往體軸線相垂直的所有截面是相同的、對稱的。這是把三維管流變為二維流的條件。
③它能控制旋渦在其軸線方向上同步分離。且在較寬雷諾數范圍內旋渦分離點穩定,這是保持斯特勞哈爾數恒定的條件。
④能分離出強烈的、信噪比高的渦街信號。
⑤形狀和結構簡單,便于加工和幾何參數的標準化,也便于各種檢測元件的安裝與組合。
⑥它的材質應滿足流體性質的要求,耐腐、耐磨、耐高溫。
⑦它的固有頻率應在渦街信號頻帶之外。
2.蒸汽流量計原理發生體的類型
已經開發應用于蒸汽流量計的發生體形狀繁多,大致可分為單旋渦發生體和雙(多)旋渦發生體兩大類。
(1)單發生體 單發生體如圖3 6 (a)列。基本形狀有圈形往、三角柱、矩形柱,其他柱形多為基本柱形的變形或組合。實踐證明,三角柱性能優良,應用廣。日本已在國家標準中把它作為標準發生體。
(2)雙(多)發生體 為改善蒸汽流量計的流量特性,國內外廠商相繼投入雙(多)發生的研究。20世紀70年代中期Fischer&Porter公司推出雙發生體蒸汽流量計。隨后Fisher controlls等公司及國內的科研單位也推出雙發生體蒸汽流量計。圖3.6(b)中幾種柱形就是雙發生體。
當兩根不同發生體按特定距離排列,一前一后地垂直插人流體,在它們的共同作用下,可產生更優質的渦街信號。
前發生體的作用是進行分流和產生誘導旋渦。而后發生體的作用是把旋渦有效增強,并完成旋渦后的分離。當兩發生體的形狀、尺寸和距離選配恰當,且它們周圍產生的環流達到同步時,旋渦環量將變得大,分離出的旋渦列也穩定。
實施中,旋渦信號檢測元件大多封裝在后發生體內或安裝在靠近它的位置上,這樣后發生體就起到旋渦增強、分離和檢測的主導作用,因此稱它為主發生體,而稱前發生體為輔助發生體。主發生體多采用陡度(bluffness)較高的鈍體。為了減小噪聲,輔助發生體多選用尺寸較小或陡度較低的柱體。試驗表明,雙發生體分離的渦街信號更強烈、更穩定、起伏小、信噪比高、下限雷諾數更低,流量特性明顯改善,其壓力損失也減小了。
如圖3.7所示給出了幾種發生體的幾何尺寸比例。
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