فلومتر کوریولیس چگونه کار می کند؟

آیا تا به حال فکر کرده اید که چرا جهت باد عمدتاً شرقی-غربی تحت سیستم های کم-فشار در نیمکره شمالی است؟

پاسخ در چرخش زمین نهفته است-زمین عمدتاً به سمت شرق-غرب می‌چرخد و سرعت چرخش آن در نزدیکی استوا بیشتر از قطب است. این چرخش جهت باد را هدایت می کند و باعث می شود که عمدتاً از غرب به شرق در نیمکره شمالی می وزد. دانشمند فرانسوی گاسپارد-گوستاو دو کوریولیس این تأثیر نیروهای جانبی بر جریان هوا را کشف کرد و به نام خود آن را اثر کوریولیس نامید. قبل از هر چیز، مهم است که به یاد داشته باشید که اثر کوریولیس انحراف جریان هوا را در یک سیستم دوار توضیح می دهد. در واقع، اثر کوریولیس یک اثر اینرسی جرمی است.

اثر کوریولیس برای یک کاربرد عملی تر نیز اعمال می شود: اندازه گیری جریان جرمی گازها و مایعات. برای این کار، سیالی که باید اندازه گیری شود مجبور می شود از طریق یک لوله ارتعاشی جریان یابد. در دبی سنج کوریولیس، یک محرک باعث می شود که یک لوله نازک به طور مداوم در اطراف فرکانس طبیعی خود ارتعاش کند. دو حسگر که در امتداد لوله قرار گرفته اند، انحراف لوله ارتعاشی را در طول زمان اندازه گیری می کنند. هنگامی که هیچ سیالی از لوله عبور نمی کند، هر دو سنسور انحراف یکسانی را در یک لحظه اندازه گیری می کنند.

با این حال، هنگامی که یک گاز یا مایع از طریق لوله جریان می یابد، جرم آن به دلیل اینرسی سیال باعث پیچش اضافی می شود.

تفاوت بین این دو اندازه‌گیری «تغییر فاز» نامیده می‌شود که مستقیماً نرخ جریان جرم را از طریق لوله اندازه‌گیری می‌کند.

تغییر فاز به طور مستقیم با سرعت جریان جرمی متناسب است: هر چه تغییر فاز بیشتر باشد، نرخ جریان جرمی بیشتر است.

دبی سنج های جرمی بر اساس اثر کوریولیس می توانند خیلی بیشتر از این کار کنند-همچنین می توانند چگالی سیال را اندازه گیری کنند!

تغییر فاز اندازه‌گیری سرعت جریان جرمی است، در حالی که فرکانس ارتعاش (طبیعی) اندازه‌گیری چگالی سیال است. چگالی سیال بر فرکانس ارتعاش لوله تأثیر می‌گذارد: سیالات متراکم‌تر در فرکانس‌های پایین‌تری نسبت به سیال‌های با چگالی کمتر ارتعاش می‌کنند. بنابراین، فرکانس ارتعاش مستقیماً چگالی مایع یا گاز را منعکس می کند.

نرخ جریان جرمی و چگالی را می توان به طور مستقل با استفاده از همان دستگاه اندازه گیری کرد که تطبیق پذیری جریان سنج های کوریولیس را نشان می دهد.

دبی سنج کوریولیس به طور مستقیم دبی جرمی را اندازه گیری می کند. اندازه گیری مستقیم خطاهای ناشی از خواص فیزیکی سیال را حذف می کند. از طرف دیگر دبی سنج های حرارتی فقط می توانند دبی جرمی را به صورت غیر مستقیم اندازه گیری کنند. این تفاوت های اساسی در روش های اندازه گیری بر کاربردهای معمولی آنها تأثیر می گذارد.

فلومترهای جرمی حرارتی از ظرفیت حرارتی سیال برای اندازه گیری دبی جرمی استفاده می کنند. اجزای اصلی آنها شامل یک بخاری و یک یا دو سنسور دما است. توان مورد نیاز برای گرم کردن (با استفاده از یک سنسور) یا اختلاف دما بین دو سنسور متناسب با دبی جرمی سیال است. دبی سنج جرمی حرارتی عمدتاً برای گازها استفاده می شود.

از آنجایی که اصل کوریولیس به طور مستقیم دبی جرمی را اندازه گیری می کند، فلومتر کوریولیس را می توان هم برای گازها و هم برای مایعات استفاده کرد.

فلومترهای کوریولیس، لوله حسگر را از طریق یک محرک به ارتعاش در می آورند. ارتعاشات خارجی تقریباً یکسان می تواند در اندازه گیری اختلال ایجاد کند.

به عنوان مثال، قطارهای نزدیک، دستگاه های تهویه مطبوع در ساختمان ها یا سایر ماشین آلات می توانند ارتعاش ایجاد کنند. شناسایی این منابع ارتعاش خارجی اولین گام در به حداقل رساندن تاثیر آنهاست. به عنوان مثال، ارتعاش را می توان با انتقال دبی سنج کوریولیس به مکانی کمتر آسیب دیده، چرخاندن دستگاه، استفاده از یک بلوک جرمی (بزرگتر)، یا استفاده از دمپرها و/یا لوله های انعطاف پذیر برای جداسازی کاهش داد.

دبی سنج های مبتنی بر Coriolis{0}}به ویژه هنگام اندازه گیری دبی جرمی مخلوط های گاز یا مایع متفاوت یا ناشناخته، یا هنگام اندازه گیری گازهای فوق بحرانی مناسب هستند. این دستگاه‌ها علاوه بر اندازه‌گیری مستقیم نرخ جریان جرم (در نتیجه خطاهای ناشی از فیزیک سیال را حذف می‌کنند)، دقت و تکرارپذیری بسیار بالایی ارائه می‌دهند. فلومترهای کوریولیس فلومترهای انعطاف پذیر، قابل اعتماد و بسیار دقیق هستند.

فلومترهای کوریولیس با موفقیت برای بهبود دقت استخراج خودکار ترکیبات طبیعی از مواد خام مانند گیاهان و در نتیجه بهبود کیفیت استخراج استفاده شده است. در اینجا، استخراج انتخابی و دقیق را می توان با اندازه گیری و کنترل سرعت جریان و دمای دی اکسید کربن فوق بحرانی، تضمین بازدهی تکرارپذیر به دست آورد.