Вихревые расходомеры

Принцип действия вихревых расходомеров основывается на явлении вихревого следа, известного как эффект Кáрмана [3]. Когда жидкость обтекает тело, поток разделяется и образует завихрения, которые, срываясь, уносятся потоком (рис. 11). Возникновение вихрей происходит попеременно позади вдоль каждой стороны тела обтекания.

Формирование вихрей (высокая скорость, низкое давление)

Тело обтекания

Рис 11. Схема вихревого расходомера

Эти вихри являются причиной возникновения зон флуктуации (пульсации) давления, которые улавливаются чувствительным элементом. Частота генерации вихрей, а следовательно и пульсаций давления, прямо пропорциональна скорости жидкости [3].

Выходной сигнал вихревого расходомера зависит от К-фактора. К-фактор – отношение частоты генерируемых вихрей к скорости жидкости:

V=ω/K,

где V–скорость жидкости, ω-частота образования вихрей, К–К-фактор.

К-фактор изменяется с числом Рейнольдса, но он фактически постоянен в широком диапазоне. Вихревые расходомеры обеспечивают высокую точность расходов, когда работают внутри этого линейного участка [3].

Вихревой принцип хорош тем, что он позволяет измерять расход жидкости, газа, пара. Однако имеется ограничение для жидкостей. Их вязкость должна быть не более 2сСт.

Известны различные конструкции вихревых приборов, различающихся принципом съёма сигнала. Это расходомеры со съёмом сигнала по пульсациям давления за телом обтекания, по изгибным напряжениям тела обтекания или специального элемента, с электромагнитным съёмом сигнала, с термоанемометрическим принципом съёма сигнала, а также с акустическим [3].