소용돌이 흐름계

소용돌이 흐름계: 작동 원리와 응용

1작업 원칙

소용돌이 흐름계 는 카르만 소용돌이 거리 현상을 기반으로 작동한다. 액체가 블러프 몸 (소용돌이 분출기) 를 지나가면 하류에서 번갈아 있는 소용돌이들이 생성된다.이 소용돌이의 주파수 (F) 는 유체의 속도 (u) 와 직비례합니다., 방정식에서 설명된 바와 같이:

F = St cdot frac{u}{d}

F: 소용돌이 분출 주파수 (Hz)

St: 스트루할 숫자 (무차원, 일반적으로 안정적인 흐름에 0.17 ∼ 0.22)

u: 유체의 평균 속도 (m/s)

d: 바위 몸의 너비 (m)

스트루홀 수 (St) 는 특정 레이놀즈 수 (Re) 범위 내에서 일정하게 유지되며, 주파수와 흐름 속도의 선형성을 보장합니다.

2주요 매개 변수

(1) 레이놀즈 숫자 (Re) 범위

Re = frac{rho u D}{mu}

안정적인 측정 범위: 2×104 ≤ Re ≤ 7×106

Re < 2×104 이하: St가 변하여 측정이 신뢰할 수 없습니다.

Re > 7×106 이상: 거동은 St 불안정을 유발할 수 있습니다.

(2) 소용돌이 탐지 방법

피에조 전기 센서: 소용돌이 때문에 발생하는 압력 변동을 감지합니다.

열 센서: 소용돌이 분출의 온도 변화를 측정합니다.

초음파/용량 센서: 비접촉 주파수 감지.

3장점

✅ 움직이는 부품이 없습니다. 최소한의 마모, 긴 사용 기간.

✅ 폭넓은 턴다운 비율 (1:10 ~ 1:30): 다양한 흐름 속도에 적합합니다.

✅ 낮은 압력 하락: 오리피스 판에 비해 에너지 효율적입니다.

✅ 다재다능 한 유체 호환성: 액체, 기체 및 증류와 작동 합니다.

4제한

진동 에 민감함: 외부 진동 은 신호 의 정확성 에 지장을 줄 수 있다.

최소 흐름 속도가 요구됩니다: 일반적으로 액체에서 > 0.5m/s, 가스에서는 > 3m/s입니다.

파이프 직류 요구 사항: 안정적인 흐름에 필요한 상류 / 하류 직류 구간.

5어플리케이션

증기 흐름 측정 (예를 들어, 보일러, HVAC 시스템)

압축 공기/가스 모니터링

화학 및 석유화학 공정

물/폐기물 처리

6신호 출력 및 캘리브레이션

펄스/주파수 출력: 흐름량과 직접 비례한다.

4·20 mA 아날로그 출력: 제어 시스템과의 통합을 위해.

캘리브레이션: 물이나 공기를 사용하여 수행되며, 특정 액체에 St를 조정합니다.

결론

소용돌이 흐름 측정기는 높은 신뢰성, 낮은 유지 보수 및 산업적 흐름 측정에 대한 광범위한 적용을 제공합니다.그들의 성능은 적절한 설치와 안정적인 Re 범위 내에서 작동에 달려 있습니다미래의 발전은 진동 보상과 낮은 흐름에 대한 확장된 감수성에 초점을 맞추고 있습니다.