涡街流量计频率与流速的关系

涡街流量计的频率与流速之间存在直接的线性关系，这是其测量原理的核心。具体关系如下：

1. 基本公式

涡街流量计的频率（f）与流体流速（v）的关系由 斯特劳哈尔数（Strouhal Number, St）决定，公式为：

f=St⋅ （v/d）

其中：

f：涡街脱落频率（Hz）；

St：斯特劳哈尔数（无量纲，通常为 0.15~0.25，具体值由旋涡发生体形状和雷诺数决定）；

v：流体流速（m/s）；

d：旋涡发生体的特征宽度（m）。

2. 关键特性

线性关系：在湍流范围内（Re≥10,000），St 为常数，因此频率 f 与流速 v 成正比。

体积流量计算：

实际应用中，流量 Q 通过频率和管道截面积 A 导出：

Q=v⋅A= f⋅d/St ⋅A=k⋅f

其中 k 为仪表系数（通过标定确定），单位通常是 脉冲数/m³ 或 脉冲数/L。

3. 影响因素

斯特劳哈尔数（( St \）：

与旋涡发生体形状（如三角柱、梯形柱）和雷诺数相关。

在湍流区（Re>10,000）时稳定，层流区（Re<2,000）不适用。

雷诺数（( Re \）：

低流速（低 Re）时，涡街脱落不规则，导致频率-流速非线性。

介质特性：

气体、蒸汽与液体的 St 可能略有差异，需单独标定。

管道振动：

外部振动频率接近 f 时，会干扰信号检测。

4. 实际应用中的注意事项

量程比：

典型涡街流量计的频率响应范围可达 10:1（如1~100 Hz），但需保证流速在仪表允许范围内。

信号处理：

高频信号（高流速）需抗干扰设计，低频信号（低流速）需灵敏度补偿。

标定与修正：

仪表系数 k 需通过实流标定确定，不同介质或温度压力条件下可能需修正。

5. 示例计算

若某涡街流量计的 St=0.2，旋涡发生体宽度 d=0.02m，测得频率 f=50Hz：

v= f⋅d/St=50×0.02/0.2=5m/s

对于DN50管道（内径约0.05 m，截面积 A≈0.00196m²），体积流量为：

Q=v⋅A=5×0.00196=0.0098m³/s (或35.28m³/h)

总结

涡街流量计的频率与流速呈正比，但需确保流体处于湍流状态且避开振动干扰。选型时需根据介质和工况验证 St 及仪表系数 k 的适用性，并通过标定保证精度。

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