渦街流量計的雷諾數(shù)

(1)雷諾數(shù)對渦街流量計的影響    在一定的雷諾數(shù)范圍之內(nèi)，渦街流量計輸出頻率信號同流過測量管的體積流量之間的關(guān)系不受流體物性（密度、黏度）和組分的影響，即流量系數(shù)只與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸有關(guān)，因此，只需在一種典型介質(zhì)中標(biāo)定其流量系數(shù)而適用于各種介質(zhì)，這是渦街流量計的一大優(yōu)點。但若雷諾數(shù)超過這一范圍，就要產(chǎn)生影響了。

圖8.4所示為渦街流量計工作原理。在流體流動的管道中設(shè)置一個旋渦發(fā)生體（阻流體），于是在發(fā)生體下游的量冊就會交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦。這種旋渦稱為卡曼渦街。此旋渦的頻率同各因素的關(guān)系可用式（8.5）表述，即

                                                    （8.5）

式中         ——發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡曼渦街頻率；

                ——斯特羅哈爾數(shù)(無量綱數(shù))；

             ——流體的流速；

              ——旋渦發(fā)生體的寬度。

圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特羅哈爾數(shù)同雷諾數(shù)的關(guān)系。由圖可見，在 ⁴～7×10⁶范圍內(nèi)，是曲線的平坦部分（Sr＝1.7），卡曼渦街頻率與流速成正比，這是儀表正常工作范圍。在 =5×10³～2×10⁴范圍內(nèi)，旋渦能穩(wěn)定發(fā)生，但因斯特羅哈爾數(shù)增大，所以流量系數(shù)須經(jīng)校正后才能保證流量測量精確度。當(dāng)Re_D<5×10³后旋渦不發(fā)生或不能穩(wěn)定地發(fā)生。

   本節(jié)討論的是 =5×10³～2×10⁴的區(qū)間如何提高流量測量精確度的問題。如果獲得可靠的校正系數(shù)并用適當(dāng)?shù)姆绞綄崿F(xiàn)在線校正就能將測量精確度提高，將范圍度顯著擴(kuò)大。

（2）雷諾數(shù)影響的校正     表8.2給出了YF100系列渦街流量計低雷諾數(shù)測量段的校正系數(shù)表。使用這一表格的方式也有在線計算和離線計算之分。其中在線計算法多在帶CPU的渦街流量變送器（傳感器）中使用，離線計算多在流量顯示表中用折線法實現(xiàn)校正時使用。

              表8.2  雷諾數(shù)校正系數(shù)

圖8.6所示為在線計算校正系數(shù)的程序框圖。圖中的Kt為流量系數(shù)，D為測量管內(nèi)徑， 為流體黏度，qm為質(zhì)量流量。

  離線計算就是計算滿量程的雷諾數(shù)和各典型流量點的流量值，然后制作折線，填入儀表的程序菜單，儀表運(yùn)行后，實現(xiàn)自動校正。

（3）舉例

 ①已知條件

a.       流體名稱：柴油

b.       流體溫度：30℃

c.       流體密度： ³

d.       流體黏度： ·s

e.       管道內(nèi)徑：D＝0.05m

f.        流量：qvmax＝50m³/h

②計算

a.質(zhì)量流量qmmax的計算

qmmax＝

b.流量時的雷諾數(shù)Re_Dmax的計算[使用式（8.2）]

Re_Dmax ＝ ⁴

c.各典型流量點的體積流量qvi的計算

                               （8.6）

  將表8.2中各典型流量點雷諾數(shù)代入式（8.6）得各點流量qvi，列于表8.3中。

                   表8.3  各特征點校正系數(shù)

這一方法可用來對黏度比水高一些的液體低流速段進(jìn)行誤差校正。

（4）在流量傳感器（變送器）中的實現(xiàn)    上面所述的雷諾數(shù)影響的校正是在流量二次表中完成的，適用于渦街流量計本身無校正能力的測量系統(tǒng)。隨著計算機(jī)技術(shù)滲透到流量一次表，有些渦街流量計本身也具備了這種校正功能。例如橫河公司的YF100系列E型渦街流量計中，是用4段折線實現(xiàn)此項校正。折線的橫坐標(biāo)為旋渦頻率 ，其縱坐標(biāo)為校正系數(shù)A，如圖8.7所示。

  在表8.3所示的例子中，可從表8.3中的流量值qvi按下式求取各特征點頻率 。

式中  ——體積流量，L/h或m³/h；

      Kt——流量系數(shù)，P/L或P/m³（1P＝0.1Pa·s）。

然后將各點頻率和所對應(yīng)的校正值填入渦街流量計（變送器）菜單（第D21～D30條），并在“REYNOLDS  ADJ”(雷諾數(shù)校正)項“1”（執(zhí)行），儀表運(yùn)行后，就能將雷諾數(shù)對流量系數(shù)Kt的影響自動按下式進(jìn)行校正。

式中   ——校正后的流量系數(shù)，P/L或P/m³；

        A——校正值；

        Kt——未經(jīng)校正的流量系數(shù)，P/L或P/m³。