渦街流量計頻率與流速的關系

渦街流量計的頻率與流速之間存在直接的線性關系，這是其測量原理的核心。具體關系如下：

1. 基本公式

渦街流量計的頻率（f）與流體流速（v）的關系由 斯特勞哈爾數（Strouhal Number, St）決定，公式為：

f=St? （v/d）

其中：

f：渦街脫落頻率（Hz）；

St：斯特勞哈爾數（無量綱，通常為 0.15~0.25，具體值由旋渦發生體形狀和雷諾數決定）；

v：流體流速（m/s）；

d：旋渦發生體的特征寬度（m）。

2. 關鍵特性

線性關系：在湍流范圍內（Re≥10,000），St 為常數，因此頻率 f 與流速 v 成正比。

體積流量計算：

實際應用中，流量 Q 通過頻率和管道截面積 A 導出：

Q=v?A= f?d/St ?A=k?f

其中 k 為儀表系數（通過標定確定），單位通常是 脈沖數/m3 或 脈沖數/L。

3. 影響因素

斯特勞哈爾數（( St \）：

與旋渦發生體形狀（如三角柱、梯形柱）和雷諾數相關。

在湍流區（Re>10,000）時穩定，層流區（Re<2,000）不適用。

雷諾數（( Re \）：

低流速（低 Re）時，渦街脫落不規則，導致頻率-流速非線性。

介質特性：

氣體、蒸汽與液體的 St 可能略有差異，需單獨標定。

管道振動：

外部振動頻率接近 f 時，會干擾信號檢測。

4. 實際應用中的注意事項

量程比：

典型渦街流量計的頻率響應范圍可達 10:1（如1~100 Hz），但需保證流速在儀表允許范圍內。

信號處理：

高頻信號（高流速）需抗干擾設計，低頻信號（低流速）需靈敏度補償。

標定與修正：

儀表系數 k 需通過實流標定確定，不同介質或溫度壓力條件下可能需修正。

5. 示例計算

若某渦街流量計的 St=0.2，旋渦發生體寬度 d=0.02m，測得頻率 f=50Hz：

v= f?d/St=50×0.02/0.2=5m/s

對于DN50管道（內徑約0.05 m，截面積 A≈0.00196m2），體積流量為：

Q=v?A=5×0.00196=0.0098m3/s (或35.28m3/h)

總結

渦街流量計的頻率與流速呈正比，但需確保流體處于湍流狀態且避開振動干擾。選型時需根據介質和工況驗證 St 及儀表系數 k 的適用性，并通過標定保證精度。

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