Kā darbojas Coriolis plūsmas mērītājs?

Vai esat kādreiz domājis, kāpēc ziemeļu puslodes zema-spiediena sistēmās vēja virziens galvenokārt ir austrumu-rietumu virzienā?

Atbilde ir saistīta ar Zemes rotāciju-Zeme galvenokārt griežas uz austrumiem-rietumiem, un tās rotācijas ātrums ekvatora tuvumā ir ātrāks nekā polos. Šī rotācija virza vēja virzienu, liekot tam pūst galvenokārt no rietumiem uz austrumiem ziemeļu puslodē. Franču zinātnieks Gaspards-Gustave de Koriolis atklāja šo sānu spēku ietekmi uz gaisa plūsmu un nosauca to par Koriolisa efektu viņa vārdā. Pirmkārt un galvenokārt, ir svarīgi atcerēties, ka Koriolisa efekts izskaidro plūstošā gaisa novirzi rotējošā sistēmā. Faktiski Koriolisa efekts ir masas inerces efekts.

Koriolisa efekts tiek izmantots arī praktiskākam lietojumam: gāzu un šķidrumu masas plūsmas mērīšanai. Šim nolūkam mēramais šķidrums ir spiests plūst caur vibrācijas cauruli. Coriolis plūsmas mērītājā izpildmehānisms liek plānai caurulei nepārtraukti vibrēt ap tās dabisko frekvenci. Divi sensori, kas izvietoti gar cauruli, mēra vibrējošās caurules novirzi laika gaitā. Kad šķidrums neplūst caur cauruli, abi sensori mēra vienādu novirzi vienā un tajā pašā brīdī.

Tomēr, kad gāze vai šķidrums plūst caur cauruli, tā masa šķidruma inerces dēļ izraisa papildu vērpšanos.

Atšķirību starp šiem diviem mērījumiem sauc par "fāzes nobīdi", kas tieši mēra masas plūsmas ātrumu caur cauruli.

Fāzes nobīde ir tieši proporcionāla masas plūsmas ātrumam: jo lielāka ir fāzes nobīde, jo lielāks ir masas plūsmas ātrums.

Masas plūsmas mērītāji, kuru pamatā ir Koriolisa efekts, var paveikt daudz vairāk,{0}}tie var arī izmērīt šķidruma blīvumu!

Fāzes nobīde ir masas plūsmas ātruma mērs, savukārt (dabiskā) vibrācijas frekvence ir šķidruma blīvuma mērs. Šķidruma blīvums ietekmē caurules vibrācijas frekvenci: blīvāki šķidrumi vibrē zemākās frekvencēs nekā mazāk blīvi šķidrumi. Tāpēc vibrācijas frekvence tieši atspoguļo šķidruma vai gāzes blīvumu.

Masas plūsmas ātrumu un blīvumu var izmērīt neatkarīgi, izmantojot to pašu ierīci, parādot Coriolis plūsmas mērītāju daudzpusību.

Coriolis plūsmas mērītāji tieši mēra masas plūsmas ātrumu. Tiešā mērīšana novērš kļūdas, ko izraisa šķidruma fizikālās īpašības. No otras puses, siltuma plūsmas mērītāji var izmērīt masas plūsmas ātrumu tikai netieši. Šīs būtiskās atšķirības mērīšanas metodēs ietekmē to tipiskos lietojumus.

Siltuma masas plūsmas mērītāji izmanto šķidruma siltuma jaudu, lai mērītu masas plūsmas ātrumu. To galvenās sastāvdaļas ietver sildītāju un vienu vai divus temperatūras sensorus. Sildīšanai nepieciešamā jauda (izmantojot vienu sensoru) vai temperatūras starpība starp diviem sensoriem ir proporcionāla šķidruma masas plūsmas ātrumam. Termiskās masas plūsmas mērītājus galvenokārt izmanto gāzēm.

Tā kā Coriolis princips tieši mēra masas plūsmas ātrumu, Coriolis plūsmas mērītājus var izmantot gan gāzēm, gan šķidrumiem.

Coriolis plūsmas mērītāji vibrē sensora cauruli, izmantojot izpildmehānismu. Apmēram tādas pašas frekvences ārējās vibrācijas var traucēt mērījumu veikšanu.

Piemēram, tuvumā esošie vilcieni, gaisa kondicionieri ēkās vai cita tehnika var radīt vibrācijas. Šo ārējo vibrācijas avotu identificēšana ir pirmais solis, lai samazinātu to ietekmi. Piemēram, vibrāciju var samazināt, pārvietojot Coriolis plūsmas mērītāju uz mazāk ietekmētu vietu, pagriežot ierīci, izmantojot (lielāku) masas bloku vai atvienošanai izmantojot slāpētājus un/vai elastīgas caurules.

Masas plūsmas mērītāji, kuru pamatā ir Coriolis{0}}, ir īpaši piemēroti mainīgu vai nezināmu gāzu vai šķidrumu maisījumu masas plūsmas ātruma mērīšanai vai superkritisku gāzu mērīšanai. Papildus tiešai masas plūsmas ātruma mērīšanai (tādējādi novēršot šķidruma fizikas radītās kļūdas), šīs ierīces piedāvā ārkārtīgi augstu precizitāti un atkārtojamību. Coriolis plūsmas mērītāji ir elastīgi, uzticami un ārkārtīgi precīzi plūsmas mērītāji.

Coriolis plūsmas mērītāji ir veiksmīgi izmantoti, lai uzlabotu dabisko savienojumu automatizētas ekstrakcijas precizitāti no izejvielām, piemēram, augiem, tādējādi uzlabojot ekstrakcijas kvalitāti. Šeit selektīvu un precīzu ekstrakciju var panākt, mērot un kontrolējot superkritiskā oglekļa dioksīda plūsmas ātrumu un temperatūru, nodrošinot atkārtojamu iznākumu.