项目三 涡街流量计

教学内容任务三涡街流量计课时2教学目标知识目标1.了解卡门涡街现象及原理；2.了解涡街流量计基本原理、结构及应用；3.了解涡街流量计的安装要求。能力目标1.能分辨出涡街流量计；2.知道涡街流量计如何接线及安装要求。素质目标1.培养多角度分析问题和解决问题的能力2.鼓励学生积极通过实际生产、生活中的实例达到学习知识技能的目的教学重点1.了解卡门涡街现象及原理；2.了解涡街流量计基本原理、结构及应用；3.了解涡街流量计的安装要求。教学难点1.卡门涡街现象及原理；2.涡街流量计基本原理、结构及应用；3.涡街流量计的安装要求。教学策略教法学法讲解，分析讨论，动画观看，ppt展示教学手段教具准备课件，多媒体，ppt，图片，动画，视频教学过程教学要点及教师活动学生活动教学引入涡街流量计也称之为旋涡流量计或卡门涡街流量计。是根据卡门（Karman）涡街原理研究生产的测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。主要用于工业管道介质流体的流量测量，如气体、液体、蒸汽等多种介质。学生思考，了解涡街流量计在日常生产生活中的应用。教学过程教学要点及教师活动学生活动一．卡门涡街现象及原理“冯卡门漩涡”(VonKarmanvortices)，通常称为卡门涡街，是流体力学中重要的现象，在自然界中常可遇到，在一定条件下绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，由于非线性作用，形成“冯卡门漩涡”。如水流过桥墩，风吹过高塔、烟囱、电线等都会形成。“冯卡门漩涡”有一些很重要的应用，在建筑、桥梁、飞机制造设计以及船舶领域均有重要应用。在世界各地的海面上也经常上演着绝妙的浮云图绘，比如盘旋在墨西哥西海岸瓜达卢普岛上空的卡门漩涡云。二、涡街流量计涡街流量计实现流量测量的理论基础就是流体力学著名的卡门涡街流量原理。流体流经阻挡体或者是特制的元件时，产生了流动振荡，通过测定其振荡频率来反映通过的流量。其优点是无可动部件，寿命长；准确度高，线性范围宽；量程范围宽（100：1）；压力损失小；不受其它流体参数变化的影响；气、液均可以使用，可用于大口径管道的气液测量。缺点是干扰引起的流量振荡时影响较大。1．结构涡街流量计由传感器和转换器两部分组成，传感器包括旋涡发生体（阻流体）、检测元件、仪表表体等；转换器包括前置放大器、滤波整形电路、D／A转换电路、输出接口电路、端子、支架和防护罩等。（1）旋涡发生体检测器的主要部件，已经开发出形状繁多的旋涡发生体，它可分为单旋涡发生体和多旋涡发生体两类，单旋涡发生体的基本形有圆柱、矩形柱和三角柱，其他形状皆为这些基本形的变形。三角柱形旋涡发生体是应用最广泛的一种。（2）检测元件，流量计检测旋涡信号有5种方式。1）用设置在旋涡发生体内的检测元件直接检测发生体两侧差压；2）旋涡发生体上开设导压孔，在导压孔中安装检测元件检测发生体两侧差压；3）检测旋涡发生体周围交变环流；4）检测旋涡发生体背面交变差压；5）检测尾流中旋涡列。根据这5种检测方式，采用不同的检测技术（热敏、超声、应力、应变、电容、电磁、光电、光纤等）可以构成不同类型的涡街流量计。检测元件把涡街信号转换成电信号，该信号既微弱又含有不同成分的噪声，必须进行放大、滤波、整形等处理才能得出与流量成比例的脉冲信号。2．检测方法（1）热电阻法（P脉动）把圆柱做成空心，中间放入一个加热的电阻丝，在隔板层开几个导压孔，当一侧产生涡列时，压力变化（脉动），另一侧未变，所以流体经过导压孔突然流过电阻丝，使之冷却，温度降低，电阻减小，另一侧再产生涡列时，流体反而再次冷却，电阻减小，测出电阻下降的次数就可以推出流量。（2）热敏电阻法（灵敏度高）在三角柱体的迎流面上对称的嵌入两个热敏电阻，热敏电阻中通入恒定的电流，使之温度在流体静止的情况下比流体高出10℃左右。未起漩时，流体的温度相同，交替旋转时，发生漩涡的一侧，能量损失，因此流速降低，此侧对电阻的冷却作用下降，可以产生一个脉冲。（3）电磁检测法旋涡发生体后设置一个信号电极，并使电极处于一个磁感应强度为B的永久磁场中，流体旋涡的振动使电极同频率振动，切割磁力线产生感应电动势。特点：不怕管道振动，刚刚兴起的涡街频率检测方法。3．安装涡街流量计对管道流速分布畸变、旋转流和流动脉动等敏感，对现场管道安装条件应充分重视，遵照生产厂使用说明书的要求执行，其具休安装要求如下：（1）合理选择安装场所和环境避开强电力设备，高频设备，强电源开关设备；避开高温热源和辐射源的影响，避开强烈震动场所和强腐蚀环境等，同时要考虑安装维修方便。（2）上下游必须有足够的直管段1）若传感器安装点的上游在同一平面上有二个90°弯头，则：上游直管段≥25D，下游直管段≥5D。2）若传感器安装点的上游在不同平面上有二个90°弯头，则：上游直管段≥40D，下游直管段≥5D。3）调节阀应安装在传感器的下游5D以外处，若必须安装在传感器的上游，传感器上游直管段应不小于50D，下游应有不小于5D。（3）安装点上下游的配管应与传感器同心，同轴偏差应不小于0.5DN。（4）在水平管道上安装是流量传感器最常用的安装方式1）测量气体流量时，若被测气体中含有少量的液体，传感器应安装在管线的较高处。2）测量液体流量时，若被测液体中含有少量的气体，传感器应安装在管线的较低处。（5）传感器在垂直管道的安装测量气体流量时，传感器可以安装在垂直管道上，流向不限。若被测气体中含有少量的液体，气体流向应由下向上。测量液体流量时，液体流向应由下向上：这样不会将液体重量额外附加在探头上。（6）传感器在水平管道的侧装无论测量何种流体，传感器可以在水平管道上侧装，特别是测量过热蒸汽，饱和蒸汽和低温液体，若条件允许最好采用侧装，这样流体的温度对放大器的影响较小。（7）测压点和测温点的选择根据测量的需要，需在传感器附近测量压力和温度时，测压点应在传感器下游的3-5D处，测温点应在传感器下游的6-8D处。4．应用涡街流量计主要用于气体、液体、蒸气等多种介质的流量测量。涡街流量计热敏检测元件灵敏度高，适用于较低温度（≤200℃）和较低密度的气体测量，但因热敏电阻用玻璃封装，较脆弱，易受流体中的污物、有害物质及颗料物的影响，所以被测介质还应是清洁的液体或气体。学生看ppt，了解卡门涡街现象及其原理。听老师讲解，认识涡街流量计。听老师讲解，看ppt，认识涡街流量计的结构。学生看ppt及课本掌握涡街流量计器的检测方法。学生看ppt及课本了解涡街流量计的安装方法。学生看ppt，听老师讲解，了解涡街流量计的实际应用。教学反馈及检测【案例分析】制氧厂氧气流量检测制氧厂一般用的是低温分离空气法来制取氧气。主要分为空气增压系统、空气净化系统、换热系统、精馏系统以及后备系统几大块。其原理是：利用带压介质（一般是空气，也有用氮气的）膨胀制冷，产生冷量，经节流换热，将空气液化为液体，在精馏系统中形成上升蒸汽和回流液体，建立精馏工况，然后利用液空中氧气沸点（-183℃）和氮气沸点（-196℃）不同，上升蒸汽与回流液体传质传热，上升蒸汽中的氧被冷却到回流液中，回流液中的氮被蒸发到上升蒸汽中，经过多次精馏后，回流液体中的含氧达到99.6%甚至更高、上升蒸汽中氮含量达到99.999%，就会得到高纯氮气以及液态氧气。液态氧气经过板式换热汽