Как работи разходомерът на Кориолис?

Чудили ли сте се някога защо посоката на вятъра е предимно изток-запад при системи с ниско-налягане в Северното полукълбо?

Отговорът се крие в въртенето на Земята-Земята се върти предимно на изток-запад и скоростта на въртене е по-висока близо до екватора, отколкото при полюсите. Това въртене определя посоката на вятъра, което го кара да духа главно от запад на изток в Северното полукълбо. Френският учен Гаспар-Гюстав дьо Кориолис откри този ефект на страничните сили върху протичащия въздух и го нарече ефекта на Кориолис на негово име. Първо и най-важно е да запомните, че ефектът на Кориолис обяснява отклонението на протичащия въздух във въртяща се система. Всъщност ефектът на Кориолис е ефект на инерция на масата.

Ефектът на Кориолис се прилага и за по-практично приложение: измерване на масов дебит на газове и течности. За тази цел течността, която ще се измерва, се принуждава да тече през вибрираща тръба. В дебитомера на Кориолис, задвижващ механизъм кара тънка тръба да вибрира непрекъснато около естествената си честота. Два сензора, разположени по дължината на тръбата, измерват деформацията на вибриращата тръба във времето. Когато през тръбата не тече течност, и двата сензора измерват едно и също отклонение в един и същи момент.

Въпреки това, когато газ или течност тече през тръбата, неговата маса причинява допълнително усукване поради инерцията на течността.

Разликата между тези две измервания се нарича "фазово изместване", което директно измерва скоростта на масовия поток през тръбата.

Фазовото отместване е право пропорционално на масовия дебит: колкото по-голямо е фазовото отместване, толкова по-голям е масовият дебит.

Масовите разходомери, базирани на ефекта на Кориолис, могат да направят много повече от това-те също така могат да измерват плътността на флуида!

Фазовото изместване е мярка за масовия дебит, докато (естествената) честота на вибрациите е мярка за плътността на течността. Плътността на течността влияе на честотата на вибрациите на тръбата: по-плътните течности вибрират на по-ниски честоти от по-малко плътните течности. Следователно честотата на вибрациите директно отразява плътността на течността или газа.

Масовият дебит и плътността могат да се измерват независимо, като се използва едно и също устройство, демонстрирайки гъвкавостта на дебитомерите на Кориолис.

Кориолисовите дебитомери директно измерват масовия дебит. Директното измерване елиминира грешките, причинени от физичните свойства на течността. Термичните разходомери, от друга страна, могат само индиректно да измерват масовия дебит. Тези фундаментални разлики в методите за измерване засягат типичните им приложения.

Топлинните масови разходомери използват топлинния капацитет на флуида за измерване на масовия дебит. Техните основни компоненти включват нагревател и един или два температурни сензора. Необходимата мощност за нагряване (използвайки един сензор) или температурната разлика между двата сензора е пропорционална на масовия дебит на флуида. Топлинните масови разходомери се използват предимно за газове.

Тъй като принципът на Кориолис измерва директно масовия дебит, дебитомерите на Кориолис могат да се използват както за газове, така и за течности.

Дебитомерите на Кориолис вибрират сензорната тръба чрез задвижващ механизъм. Външни вибрации с приблизително същата честота могат да попречат на измерването.

Например близки влакове, климатици в сгради или други машини могат да генерират вибрации. Идентифицирането на тези външни източници на вибрации е първата стъпка за минимизиране на тяхното въздействие. Например, вибрациите могат да бъдат намалени чрез преместване на дебитомера на Кориолис на по-малко засегнато място, завъртане на устройството, използване на (по-голям) масов блок или използване на амортисьори и/или гъвкави тръби за разединяване.

Базираните на Кориолис-масови дебитомери са особено подходящи при измерване на масовия дебит на вариращи или неизвестни газови или течни смеси или при измерване на свръхкритични газове. В допълнение към директното измерване на масовия дебит (по този начин елиминирайки грешките, причинени от физиката на флуидите), тези устройства предлагат изключително висока точност и повторяемост. Кориолисовите разходомери са гъвкави, надеждни и изключително точни разходомери.

Кориолисовите разходомери са успешно приложени за подобряване на точността на автоматизираната екстракция на природни съединения от суровини като растения, като по този начин се подобрява качеството на екстракцията. Тук може да се постигне селективна и прецизна екстракция чрез измерване и контролиране на скоростта на потока и температурата на суперкритичен въглероден диоксид, осигурявайки повтарящи се добиви.