Эффект Кориолиса относится к явлению, при котором объект, движущийся во вращающейся системе координат, отклоняется. Когда возникает этот эффект, ускорение относительно тела будет перпендикулярно текущей относительной скорости. Таким образом, эффект Кориолиса будет сильнее или слабее в зависимости от скорости движения объекта.
Эффект Кориолиса — это эффект, вызванный силой Кориолиса, которая является компонентом отклонения центробежной силы, создаваемой вращением Земли. Он отклоняет жидкость в северном полушарии вправо, а жидкость в южном полушарии влево. Это явление было впервые обнаружено Кориолисом (GCde Coriolis 1835), поэтому оно называется эффектом Кориолиса или ускорением Кориолиса.
Ее величина пропорциональна синусу широтного угла, уменьшающемуся от экватора к полюсам. Эффект Кориолиса оказывает большое влияние на циркуляцию атмосферы и океана. Под его влиянием в северном полушарии формируется огромная циркуляция океана по часовой стрелке. В южном полушарии формируется циркуляция океана против часовой стрелки.
Датчик массового расхода состоит из измерительной трубки, привода измерительной трубки, датчика положения, несущей конструкции, датчика температуры, корпуса и других деталей.
Когда частица в трубке, которая вращается вокруг фиксированной точки P (центра вращения), движется к центру вращения или от него, возникает сила инерции. Принцип показан на рисунке:
На рисунке частица массой δm движется вправо по трубе с равномерной скоростью υ. Труба вращается вокруг неподвижной точки P с угловой скоростью ω.
В это время частица получит две компоненты ускорения:
- Нормальное ускорение αr (центростремительное ускорение), величина которого равна ω2r и направлена к точке P.
- Тангенциальное ускорение αt (ускорение Кориолиса), величина которого равна 2ωυ и направление которого перпендикулярно αr.
Сила, создаваемая тангенциальным ускорением, называется силой Кориолиса. Его величина равна Fc=2ωυδm. На рисунке жидкость δm=ρA×ΔX. Следовательно, силу Кориолиса можно выразить как:
ΔFc=2ωυ×δm=2ω×υ×ρ×A×ΔX=2ω×δqm×ΔX
Где А – площадь поперечного сечения трубы.
δqm=δdm/dt=υρA
Для конкретной вращающейся трубы ее частотные характеристики определенны, и ΔFc зависит только от δqm. Следовательно, массовый расход можно измерить путем прямого или косвенного измерения силы Кориолиса. Массовый расходомер по принципу Кориолиса работает по вышеуказанному принципу.
Фактический датчик расхода не реализует вращательное движение, а вместо этого использует вибрацию трубы. Принципиальная схема представлена на рисунке.
Два конца изогнутой трубы закреплены. Сила вибрации (в соответствии с резонансной частотой трубы) прикладывается к трубе в среднем положении двух фиксированных точек. Он вибрирует со своей собственной частотой ω вокруг фиксированной точки в качестве оси.
Когда в трубе не течет жидкость, на трубу влияет только внешняя вибрационная сила. Две половины трубы колеблются в одном направлении, и разности фаз нет.
При движении жидкости на нее действует сила Кориолиса Fc частиц среды, текущих в трубе (силы Кориолиса F1 и F2 в двух половинах трубы равны по величине и противоположны по направлению (рис. 1.2). две половины трубы скручиваются в противоположные стороны, в результате чего возникает разность фаз (рис. 1.3, рис. 1.4). Эта разность фаз пропорциональна массовому расходу.
Конструкция датчика заключается в преобразовании измерения силы Кориолиса в измерение разности фаз по времени на обеих сторонах вибрирующей трубки. Это принцип работы массового расходомера Кориолиса.
Массовый расходомер — это прибор, используемый для точного измерения массового расхода жидкости (жидкости или газа). С развитием технологий на рынке появилось множество типов массовых расходомеров. Термальный массовый расходомер и массовый расходомер Кориолиса — это два типа с относительно высокой точностью, которые используются чаще. Так в чем же разница между ними?
- Различные принципы измерения
Тепловой массовый расходомер использует теплоемкость жидкости для измерения массового расхода. Основой устройства является нагреватель и один или два датчика температуры. Мощность, подаваемая при нагреве (при использовании одного датчика) или разница температур между двумя датчиками пропорциональна массовому расходу жидкости. Тепловой массовый расходомер в основном используется для газа.
Массовый расходомер Кориолиса использует эффект Кориолиса для непосредственного измерения массового расхода жидкости.
- Различная точность измерения
Точность измерения массового расходомера Кориолиса очень высока и может достигать 0.1% и выше. Точность теплового массового расходомера обычно составляет ±1.5%.
- Различные применимые жидкости
Тепловой массовый расходомер подходит для газа. Но он не может измерять жидкости.
Массовый расходомер Кориолиса подходит для сложных жидкостей, таких как высокая вязкость, высокая вязкость и буровой раствор. Его также можно использовать для измерения газа.
- Различные условия окружающей среды
Хотя оба расходомера могут работать в условиях высокой температуры и высокого давления, массовый расходомер Кориолиса не чувствителен к изменениям условий окружающей среды и свойств жидкости. На стабильность и надежность теплового массового расходомера могут повлиять условия высокой температуры и высокого давления.
