Массовый расходомер
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( июль 2017 г. ) |
Массовый расходомер , также известный как инерционный расходомер , представляет собой устройство, которое измеряет массовый расход жидкости , проходящей через трубку. Массовый расход — это масса жидкости, проходящей мимо фиксированной точки в единицу времени.
Массовый расходомер не измеряет объем в единицу времени (например, кубических метров в секунду), проходящий через устройство; он измеряет массу в единицу времени (например, килограммов в секунду), протекающую через устройство. Объемный расход – это массовый расход, жидкости разделенный на плотность . Если плотность постоянна, то зависимость простая. Если жидкость имеет переменную плотность, то зависимость непростая. Например, плотность жидкости может меняться в зависимости от температуры, давления или состава. Жидкость также может представлять собой комбинацию фаз, например жидкость с вовлеченными пузырьками. Фактическую плотность можно определить по зависимости скорости звука от контролируемой концентрации жидкости. [1]
Принцип работы расходомера Кориолиса
[ редактировать ]Существует две основные конфигурации расходомера Кориолиса: расходомер с изогнутой трубкой и расходомер с прямой трубкой . В этой статье рассматривается конструкция изогнутой трубки.
Анимации справа не представляют собой реально существующую конструкцию расходомера Кориолиса. Цель анимации — проиллюстрировать принцип работы и показать связь с вращением.
Жидкость прокачивается через массовый расходомер. При наличии массового расхода трубка слегка скручивается. Рукоятка, через которую жидкость течет от оси вращения, должна оказывать на жидкость силу, чтобы увеличить ее угловой момент , поэтому она изгибается назад. Рука, через которую жидкость выталкивается обратно к оси вращения, должна оказывать на жидкость силу, чтобы снова уменьшить угловой момент жидкости, следовательно, эта рука будет изгибаться вперед. Другими словами, впускное плечо (содержащее поток, направленный наружу) отстает от общего вращения, часть, которая в покое параллельна оси, теперь перекошена, а выпускное плечо (содержащее поток, направленный внутрь) опережает общее вращение. вращение.
Анимация справа показывает, как устроены массовые расходомеры с изогнутой трубкой. Жидкость подается через две параллельные трубки. Привод (не показан) вызывает равные встречные вибрации на участках, параллельных оси, чтобы сделать измерительное устройство менее чувствительным к внешним вибрациям. Фактическая частота вибрации зависит от размера массового расходомера и составляет от 80 до 1000 Гц. Амплитуда . вибрации слишком мала, чтобы ее можно было увидеть, но ее можно почувствовать на ощупь
Когда жидкость не течет, движение двух трубок симметрично, как показано на анимации слева. Анимация справа иллюстрирует, что происходит во время массового расхода: некоторое скручивание трубок. Рукоятка, отводящая поток от оси вращения, должна оказывать на жидкость силу, чтобы разогнать текущую массу до скорости вибрации трубок снаружи (увеличение абсолютного углового момента), поэтому она отстает от общей вибрации. Рука, через которую жидкость выталкивается обратно к оси движения, должна оказывать на жидкость силу, чтобы снова уменьшить абсолютную угловую скорость жидкости (угловой момент), следовательно, этот рычаг возглавляет общую вибрацию.
Впускной и выпускной рычаг вибрируют с той же частотой, что и общая вибрация, но при наличии массового расхода эти две вибрации не синхронизированы: впускной рычаг находится позади, выпускной рычаг впереди. Две вибрации сдвинуты по фазе относительно друг друга, и степень фазового сдвига является мерой количества массы, протекающей через трубки и трубопровод.
Измерения плотности и объема
[ редактировать ]Массовый расход U-образного расходомера Кориолиса определяется как:
где K u зависящая от температуры — жесткость трубки, , K — коэффициент, зависящий от формы, d — ширина, τ — временная задержка, ω — частота вибрации, а I u — инерция трубки. Поскольку инерция трубки зависит от ее содержимого, для расчета точного массового расхода необходимо знание плотности жидкости.
Если плотность меняется слишком часто, и ручной калибровки оказывается недостаточно, расходомер Кориолиса можно адаптировать и для измерения плотности. Собственная частота колебаний расходомерных трубок зависит от общей массы трубки и содержащейся в ней жидкости. Приведя трубку в движение и измерив собственную частоту, можно определить массу жидкости, содержащейся в трубке. Разделив массу на известный объем трубки, мы получим плотность жидкости.
Мгновенное измерение плотности позволяет рассчитать объемный расход за раз путем деления массового расхода на плотность.
Калибровка
[ редактировать ]Измерения массового расхода и плотности зависят от вибрации трубки. На калибровку влияют изменения жесткости расходомерных трубок.
Изменения температуры и давления приведут к изменению жесткости трубки, но это можно компенсировать с помощью компенсационных коэффициентов давления и температуры, а также нулевого значения диапазона.
Дополнительные воздействия на жесткость трубки со временем вызовут сдвиги калибровочного коэффициента из-за ухудшения характеристик расходомерных трубок. Эти эффекты включают питтинг, растрескивание, налет, эрозию или коррозию. Невозможно компенсировать эти изменения динамически, но можно попытаться отслеживать последствия посредством регулярной калибровки счетчика или проверочных проверок. Если считается, что изменение произошло, но оно считается приемлемым, смещение может быть добавлено к существующему калибровочному коэффициенту, чтобы обеспечить продолжение точных измерений.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Наумчик И.В.; Кинжагулов И.Ю.; Крен А.П.; Степанова К.А. (2015). «Массовый расходомер жидкостей» . Научно-технический журнал информационных технологий, механики и оптики . 15 (5): 900–906. дои : 10.17586/2226-1494-2015-15-5-900-906 .