渦流量計

渦流量計: 作業原理と応用

1作業原理

渦流量計は,カルマン渦流路現象に基づいて動作する. 液体がブラフボディ (渦流体) を通過すると,流れ下には交互の渦が生成される.この渦の周波数 (F) は,流体の速度 (u) に直比例する式で記述されているように:

F = St cdot frac{u}{d}

F: 渦の流出周波数 (Hz)

St:ストルーハル数 (無寸法,安定流量では通常0.17~0.22)

u: 流体の平均速度 (m/s)

d: 崖の体幅 (m)

ストルーハル数 (St) は特定のレイノルズ数 (Re) の範囲内で一定であり,周波数と流量との間では線形性を確保する.

2キーパラメータ

(1) レイノルズ数 (Re) 範囲

レイ=フラック=ラック=ラック

安定した測定範囲: 2×104 ≤ Re ≤ 7×106

Re < 2×104 の下では St が変化し,測定が信頼性がない.

Re > 7×106以上: 渦巻は St 不安定を引き起こす可能性があります.

(2) 渦 を 検知 する 方法

ピエゾ電気センサー 渦によって引き起こされる圧力変動を検出する

熱センサー 渦の流出による温度変動を測定する

超音波/容量センサー:非接触周波数検出

3利点

✅ 動く部品がない: 磨きが少なく,使用寿命が長い.

✅ 幅広く回転する比 (1:10~1:30): 流量によって異なります.

✅ 低圧落下: オリフィスプレートと比較してエネルギー効率が良い.

✅ 多様な流体兼容性:液体,ガス,蒸気で動作します.

4制限

振動に敏感:外部の振動が信号の正確さに干渉する可能性があります.

必要な最低流量速度:液体では通常>0.5m/s,ガスでは>3m/s.

管の直流要求:安定した流量のために必要な上流/下流の直流.

5申請について

蒸気流量測定 (例えばボイラー,HVACシステム)

圧縮空気/ガス監視

化学 石油 化学 プロセス

水/廃水処理

6信号出力と校正

パルス/周波数出力: 流量に直比例する.

4×20 mA アナログ出力:制御システムとの統合用に.

カリブレーション:水または空気を用いて実施し,特定の液体に対してStを調整する.

結論

渦流量計は高い信頼性,低保守性,産業用流量測定に広く適用可能である.性能は,適切な設置と安定したRe範囲内での動作に依存する将来の進歩は,振動補償と低流量感度を拡張することに焦点を当てています.