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科氏力質量流量計:它是如何工作的?

低氣體和液體流量的精確測量與科里奧利效應有何關係? 這種現像在世界範圍內的氣象學中是眾所周知的。 了解最大和最小的流量如何依賴於相同的現象。

  1. 什麽是科氏力效應?
  2. 科氏力流量計是如何工作的?
  3. 科氏力流量計 vs 熱式流量計
  4. 科氏力流量計面臨的挑戰
  5. 在哪些應用中科氏力流量計是最佳選擇
  6. 我們產品組合中的科氏力流量計

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The video explains the Coriolis flow meter working principle 


1. 什麽是科氏力效應?

有沒有想過為什麼北半球的風在低壓系統中主要吹向東/西方向?

答案在於地球繞軸的自轉——主要是東/西方向,赤道的速度高於兩極。 這種旋轉會帶動風,並迫使它在北半球主要沿西向東方向吹。 法國科學家科里奧利 (Gaspard-Gustave de Coriolis) 發現了流動的空氣會受到側向力的影響,並以他的名字命名——科氏力效應。 第一條要點是:科里奧利效應解釋了旋轉系統中流動空氣的偏轉。 事實上,科氏力效應是一種質量慣性效應。


2. 科氏力質量流量計是如何工作的?

這種科氏力效應也適用於更“腳踏實地”的應用:氣體和液體的質量流量測量。 為此,要測量的流體被迫流過振動管。

在科氏力流量裝置中,執行器允許小管圍繞其固有頻率連續振動。 沿管放置的兩個感測器及時測量該振動管的撓度。 在沒有流體流過管子的情況下,兩個感測器會在同一時刻測量相同的偏轉。 然而,當氣體或液體流過管道時,由於流體的慣性,該流體的質量會對管道造成額外的扭曲。 兩者之間的差異稱為“相移”,是通過管道的質量流量的直接測量。 該相移與質量流量成正比:較大的相移是較高質量流量的結果。

根據科氏力效應的質量流量裝置可以做更多的事情——它們測量流體密度! 相移是質量流量的量度,而振動(自然)頻率是流體密度的量度。 流體的密度影響管子的振動頻率:密度大的流體比較密度小的流體振動頻率低。 所以這個振動頻率是液體或氣體密度的直接量度。 質量流量和密度是使用同一設備相互獨立測量的,這說明了科氏力質量流量計的多功能性。
 

How does a Coriolis flow meter work?
Coriolis flow meter working principle

3. 科氏力流量計 vs 熱式流量計

科氏力流量計允許直接測量質量流量。 直接質量流量測量消除了由流體物理特性引起的不准確性。 另一方面,熱質式流量計允許間接測量質量流量。
由於測量方式的不同,這兩種器件之間存在著根本的區別,從而影響了它們的典型應用。

熱式質量流量計利用流體的熱容量來測量質量流量。 在設備的核心部分使用一個加熱器和一個或兩個溫度傳感器,施加的加熱功率(使用一個傳感器)或兩個傳感器之間的溫差與流體質量流量成正比。 熱式質量流量計主要用於氣體。

由於科氏力原理直接測量質量流量,因此科氏力質量流量計可用於氣體和液體。
 


4. 科氏力流量計面臨的挑戰

使用科氏力儀器,傳感器管通過執行器進行振動。 在外部振動頻率大致相同的情況下,這可能會干擾測量。

比如周圍經過的火車,建築物裏的空調或其他機器。 識別這些外部振動源是將其影響降至最低的第一步。 例如,這可以通過將科氏力質量流量計移動到不易損壞的地方、通過旋轉設備、通過使用(更大的)質量塊、阻尼器和/或軟管解耦來完成。

BLOG: How to deal with vibrations?

5. 科氏力質量流量計在哪些應用中是最佳選擇?

當您想要測量變化或未知的氣體或液體混合物的質量流量或測量超臨界氣體時,基於科氏力的質量流量計特別適用。 除了測量直接質量流量以消除由於流體物理特性引起的不准確性外,這些儀器還具有很高的準確性和可重複性。 科氏力質量流量計是極其靈活、可靠且準確的流量計。

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