Поток, огибая тело, меняет направление движения обтекающих струй и увеличивает их скорость, при этом уменьшается давление. Далее за миделевым сечением тела происходит уменьшение скорости и увеличение давления. Одновременно на передней стороне тела образуется повышенное давление, а на задней стороне тела— пониженное давление. Пограничный слой, пройдя миделево сечение тела, отрывается от него и под воздействием пониженного давления, которое образуется за телом, меняет направление движения, создавая вихрь. Это происходит и в верхних, и в нижних частях обтекаемого тела. Образование вихрей с обоих сторон происходит поочередно.
У некоторых вихревых расходомеров для увеличения выходного сигнала применяют два обтекаемых тела, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. У ряда приборов тела обтекания — прямоугольные призмы. На боковых гранях второй призмы по потоку устанавливаются защищенные плоскими гибкими мембранами пьезоэлементы, что исключает влияние шумовых помех.
В таких расходомерах используется несколько вариантов преобразования вихревых колебаний потока в выходной сигнал. В основном используются периодические колебания давления или скорости струй с двух сторон обтекаемого тела. Один или два полупроводниковых термоанемометра являются чувствительным элементом преобразователя. В вихревых расходомерах различных фирм применяют следующие типы преобразователей расхода: индуктивный, емкостной, струнный, интегрирующий, ультразвуковой и т.д.
Вихревые расходомеры с телом обтекания треугольного, трапецеидального и квадратного типов предназначены для труб диаметром от 50 до 300 мм, погрешность измерения составляет ±0,5-2 %.
Использование вихревых расходомеров для труб большого диаметра (300-350 мм) затруднено вследствие совпадения частоты свободных колебаний тела с частотой срыва вихрей, низкой эффективности вихреобразования при малых значениях относительного диаметра обтекаемого тела (B/D < 0,2+0,3) и неприемлемости больших его значений (В/D > 0,3) из-за громоздкости и уменьшения частоты вихреобразования, которая обратно пропорциональна значению В.
Вихревые расходомеры с прецессией воронкооразного вихря. Преобразователи этих расходомеров имеют приспособление, закручивающее поток, направляемый затем через короткие цилиндрические насадки или участок трубы в ее расширенную часть. В трубе вращающийся поток принимает воронкообразную форму, а его ось, вокруг которой вращается ядро вихря, сама вращается вокруг оси трубопровода. При этом давление на внешней поверхности вихревого потока пульсирует синхронно с угловой скоростью вращения ядра вихря, пропорциональной линейной скорости потока или объемному расходу. Для преобразования частоты пульсаций давления или скорости в измерительный сигнал применяются пьезоэлементы или полупроводниковые тер-моанемометры. Преобразователь состоит из двух ступеней — в 1-й происходит преобразование объемного расхода потока в частоту прецессии воронкообразного вихря, а во 2-й — преобразование этой частоты в измерительный сигнал.
Две возможные принципиальные схемы первой ступени преобразователей таких расходомеров, отличающиеся лишь способом закручивания потока.
Вихревые расходомеры с осциллирующей струей.В них поток жидкости или газа проходит через сопло и попадает в диффузор прямоугольного сечения. Вследствие случайных причин поток в каждый момент в большей степени прижимается к той или другой стенке диффузора и благодаря эжектирующему действию струи в преобразователе релаксационного типа давление в нижней части обводной трубки станет меньше давления в верхней ее части и по трубке возникнет движение, которое перебросит струю к верхней стенке диффузора. Далее направление движения в обводной трубке изменится и струя будет осциллировать. В преобразователе с обратной гидравлической связью струя, прижатая к нижней стенке диффузора, не вся удаляется через выходной патрубок. Часть ее ответвляется в нижний обводной канал и, выходя через сопло, перебрасывает струю, выходящую из сопла, в верхнее положение. После этого произойдет ответвление части струи в верхний обводной канал, струя будет переброшена вниз и наступит процесс ее колебаний, сопровождающийся синхронными колебаниями давлений с обеих сторон струи.
Расходомеры с осциллирующей струей возможно использовать трубах диаметра от 12 до 100 мм.
Для измерения скорости потоков газообразных и жидких сред используются также измерители расхода с качающимся элементом.Качание тела при движении среды возникает вследствие того, что случайные возмущения выводят подвижный элемент из состояния покоя. Возмущающие усилия возникают вследствие турбулентности потока. Частота колебаний подвижного элемента пропорциональна скорости потока. Амплитуда колебаний тела остается постоянной вследствие уравнивания сил трения, инерции и возмущающего усилия.
.files/image809.jpg)
Рис. 8.6 Измеритель расхода с качающимся элементом.
