Учебное пособие Нижний Новгород 2015 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное

Вихревые расходомеры

Вихревые расходомеры – это устройства, предназначенные для определе- ния расхода веществ, принцип работы которых основан на эффекте Кармана (эффекте вихревой дорожки). Эффект Кармана заключается в том, что при об- текании твердого тела потоком жидкости за ним образуется вихревая дорожка из вихрей, которые поочередно срываются с противоположных сторон тела. Частота образования вихрей пропорциональна скорости движения потока.

Принципиальная схема вихревого расходомера приведена на рис. 5.12 [43]. По направлению движения жидкости устанавливается тело обтекания 1, за которым располагаются датчики пульсации давления 2. Перед телом обтекания установлен тензорезисторный преобразователь избыточного давления 3. Внут- ри тела обтекания размещен датчик температуры (термопреобразователь со- противления) 4. Для доступа жидкости к датчику температуры в теле обтекания предусмотрено отверстие 5. Полученные от датчиков сигналы передаются к вторичному преобразователю 6, а оттуда к вычислителю, в котором по полу- ченным данным проводится расчет расхода жидкости.
Частным случаем вихревых расходомеров является вихреакустический расходомер, схема которого приведена на рис. 5.13. В качестве тела обтекания принята трапецеидальная призма 1. Детектирование вихрей осуществляется ультразвуковыми преобразователями, расположенными за телом обтекания. Ультразвуковые колебания поступают из пьезоизлучателя 3 к пьезоприемнику 4, в результате взаимодействия с вихрями выходные и полученные сигналы ко- лебаний становятся модулированными по фазе. В фазовом детекторе 5 разность фаз колебаний преобразуется в напряжение, по частоте и амплитуде пропор- циональное частоте и интенсивности следования вихрей. Выходной сигнал по- ступает в микропроцессор, в котором вычисляется расход жидкости.
Областью применения вихревых расходомеров является измерение рас- ходов чистых жидкостей (не способствующих изменению формы тела обтека- ния) с низкой вязкостью, двигающихся со средней и высокой скоростью.



Рис. 5.12. Схема вихревого расходомера: 1 – тело обтекания; 2 – датчик пульсации давления; 3 – датчик избыточного давления; 4 – датчик температуры; 5 – входное отверстие; 6 – вторичный преобразователь; 7 – вычислитель

Рис. 5.13. Схема вихреакустического расходомера: 1 – тело обтекания; 2 – генератор;

3 – пьезоизлучатель; 4 – пьезоприемник; 5 – детектор; 6 – микропроцессор

12.