Vortex-Durchflussmesser

Vortex-Durchflussmesser: Arbeitsprinzip und Anwendungen

1. Arbeitsprinzip

Das Vortex-Durchflussmessgerät arbeitet nach dem Kármán-Wirbelstraßenphänomen.Die Frequenz dieser Wirbel (F) ist direkt proportional zur Flüssigkeitsgeschwindigkeit (u), wie durch die Gleichung beschrieben:

F = St cdot frac{u}{d}

F: Frequenz der Vortexvergießung (Hz)

St: Strouhal-Zahl (dimensionslos, typischerweise 0,17·0,22 für einen stabilen Durchfluss)

u: Durchschnittliche Geschwindigkeit der Flüssigkeit (m/s)

d: Breite des Felskörpers (m)

Die Strouhal-Zahl (St) bleibt innerhalb eines bestimmten Reynolds-Zahlbereichs (Re) konstant und gewährleistet die Linearität zwischen Frequenz und Durchfluss.

2. Schlüsselparameter

(1) Reichweite der Reynoldszahl (Re)

Ich bin nicht hier.

Stabiler Messbereich: 2 × 104 ≤ Re ≤ 7 × 106

Unter Re < 2×104: St variiert, was die Messung unzuverlässig macht.

Über Re > 7×106: Turbulenzen können St-Unstabilität verursachen.

(2) Methoden zur Vortexerkennung

Piezoelektrische Sensoren: Erkennen Druckschwankungen durch Wirbel.

Wärmesensoren: Temperaturänderungen durch Wirbelvergießen messen.

Ultraschall-/kapazitive Sensoren: Berührungsfrequenzerkennung.

3. Vorteile

✅ Keine beweglichen Teile: Minimaler Verschleiß, lange Lebensdauer.

✅ Weites Turndown-Verhältnis (1:10 bis 1:30): Geeignet für unterschiedliche Durchflussraten.

✅ Niedriger Druckfall: Energieeffizient im Vergleich zu Öffnungsplatten.

✅ Vielseitige Fluidkompatibilität: Arbeitet mit Flüssigkeiten, Gasen und Dampf.

4Beschränkungen

- Empfindlichkeit gegenüber Vibrationen: Externe Vibrationen können die Genauigkeit des Signals beeinträchtigen.

Mindeststromgeschwindigkeit erforderlich: Typischerweise > 0,5 m/s für Flüssigkeiten, > 3 m/s für Gase.

5. Anwendungen

Dampfflussmessung (z. B. Kessel, HVAC-Systeme)

Überwachung von Druckluft/Gas

Chemische und petrochemische Verfahren

Wasser-/Abwasserbehandlung

6. Signal-Ausgang und Kalibrierung

Impulse/Frequenz-Ausgang: Direkt proportional zur Durchflussrate.

Analog-Ausgang von 4×20 mA: Für die Integration in Steuerungssysteme.

Kalibrierung: Mit Wasser oder Luft, wobei St für bestimmte Flüssigkeiten angepasst wird.

Schlussfolgerung

Vortex-Durchflussmessgeräte bieten hohe Zuverlässigkeit, geringe Wartung und eine breite Anwendbarkeit für die industrielle Durchflussmessung.Ihre Leistung hängt von einer ordnungsgemäßen Installation und dem Betrieb im stabilen Re-Bereich ab.Die zukünftigen Fortschritte konzentrieren sich auf Vibrationskompensation und erweiterte Empfindlichkeit bei niedrigem Stromfluss.