Что такое эффект Кориолиса?
Вы когда-нибудь задумывались, почему в системах низкого-давления в Северном полушарии ветер в основном направлен на восток-запад?
Ответ заключается во вращении Земли.-Земля вращается в основном на восток-на запад, и скорость ее вращения выше вблизи экватора, чем на полюсах. Это вращение определяет направление ветра, заставляя его дуть в основном с запада на восток в Северном полушарии. Французский ученый Гаспар-Гюстав де Кориолис обнаружил эффект боковых сил на поток воздуха и назвал его в честь себя эффектом Кориолиса. Прежде всего, важно помнить, что эффект Кориолиса объясняет отклонение потока воздуха во вращающейся системе. По сути, эффект Кориолиса — это эффект инерции массы.
Как работает расходомер Кориолиса?
Эффект Кориолиса применяется и для более практического применения: измерения массового расхода газов и жидкостей. Для этого измеряемую жидкость заставляют течь через вибрирующую трубку. В расходомере Кориолиса привод заставляет тонкую трубку непрерывно вибрировать вокруг своей собственной частоты. Два датчика, расположенные вдоль трубы, измеряют отклонение вибрирующей трубы с течением времени. Когда жидкость не течет через трубку, оба датчика одновременно измеряют одинаковое отклонение.
Однако когда газ или жидкость протекает через трубку, их масса вызывает дополнительное скручивание из-за инерции жидкости.
Разница между этими двумя измерениями называется «фазовым сдвигом», который напрямую измеряет массовый расход через трубку.
Фазовый сдвиг прямо пропорционален массовому расходу: чем больше фазовый сдвиг, тем больше массовый расход.
Массовые расходомеры, основанные на эффекте Кориолиса, могут делать гораздо больше-они также могут измерять плотность жидкости!
Фазовый сдвиг является мерой массового расхода, а (собственная) частота вибрации — мерой плотности жидкости. Плотность жидкости влияет на частоту вибрации трубки: более плотные жидкости вибрируют на более низких частотах, чем менее плотные жидкости. Следовательно, частота вибрации напрямую отражает плотность жидкости или газа.
Массовый расход и плотность можно измерять независимо с помощью одного и того же устройства, что демонстрирует универсальность расходомеров Кориолиса.
Кориолисовые расходомеры в сравнении с тепловыми расходомерами
Расходомеры Кориолиса напрямую измеряют массовый расход. Прямое измерение исключает ошибки, вызванные физическими свойствами жидкости. С другой стороны, тепловые расходомеры могут измерять массовый расход только косвенно. Эти фундаментальные различия в методах измерения влияют на их типичные применения.
Тепловые массовые расходомеры используют теплоемкость жидкости для измерения массового расхода. Их основные компоненты включают нагреватель и один или два датчика температуры. Мощность, необходимая для нагрева (при использовании одного датчика) или разница температур между двумя датчиками пропорциональна массовому расходу жидкости. Тепловые массовые расходомеры в основном используются для газов.
Поскольку принцип Кориолиса напрямую измеряет массовый расход, расходомеры Кориолиса можно использовать как для газов, так и для жидкостей.
Проблемы, с которыми сталкиваются кориолисовы расходомеры
Кориолисовы расходомеры вызывают вибрацию сенсорной трубки с помощью привода. Внешние вибрации примерно той же частоты могут помешать измерению.
Например, близлежащие поезда, кондиционеры в зданиях или другое оборудование могут создавать вибрацию. Выявление этих внешних источников вибрации является первым шагом на пути к минимизации их воздействия. Например, вибрацию можно уменьшить, переместив расходомер Кориолиса в менее подверженное воздействию место, повернув устройство, используя блок массы (большего размера) или используя демпферы и/или гибкие трубки для развязки.
Оптимальное применение кориолисовых расходомеров
Массовые расходомеры на основе Кориолиса-особенно подходят для измерения массового расхода изменяющихся или неизвестных газовых или жидких смесей, а также при измерении сверхкритических газов. Помимо прямого измерения массового расхода (что исключает ошибки, вызванные физикой жидкости), эти устройства обеспечивают чрезвычайно высокую точность и повторяемость. Расходомеры Кориолиса — это гибкие, надежные и чрезвычайно точные расходомеры.
Расходомеры Кориолиса успешно применяются для повышения точности автоматического извлечения природных соединений из сырья, такого как растения, тем самым улучшая качество экстракции. Здесь селективная и точная экстракция может быть достигнута путем измерения и контроля скорости потока и температуры сверхкритического диоксида углерода, обеспечивая повторяемые выходы.
