Измерение массового расхода

Во многих случаях вместо объемного расхода или скорости жидкости необходимо знать массовый расход. Если известна плотность несжимаемой жидкости, то массовый расход рассчитывается непосредственно по объемному с учетом, если необходимо, температуры, давления и вязкости. На практике, однако, плотность часто неизвестна.

Многие попытки определить, массовый расход на основе измерения сил и ускоре­ний потерпели неудачу. Один принцип, однако, получил промышленное примене­ние — это измерение массового расхода на основе гиростатического метода и влия­ния ускорения силы Кориолиса.

Во вращающейся системе на массу, движущуюся вдоль радиуса, действует сила, называемая силой Кориолиса. Направление этой силы перпендикулярно оси враще­ния и направлению движения массы, а ее величина пропорциональна скорости вра­щения и радиальной скорости массы, Массовые расходомеры, основанные на изме­рении силы Кориолиса, дают хорошие результаты, не требуя компенсации давления и температуры.

В прямолинейном участке трубопровода с помощью электромагнита возбужда­ются колебания, резонансные собственной частоте трубы или частоте какой-либо ее гармоники. На входе и выходе трубопровода симметрично по отношению к электро­магниту размещены приемники для определения фазы колебаний трубы. Когда тру­бопровод пуст, фазы колебаний совпадают. На любой элемент жидкости, текущей по трубе, будет действовать боковое ускорение. Из-за инерции этого элемента колеба­ния на входе будут затухать. По мере прохождения элемента жидкости по трубе, он передает ей накопленную энергию, и ее колебания на выходном конце усиливаются. Фазы сигналов, измеренных на входе и выходе участка трубопровода, будут разли­чаться; разность фаз прямо пропорциональна массовому расходу. Датчики расхода, построенные в соответствии с принципом Кориолиса, очень мало влияют на потери давления в трубопроводах.

Расходомер Кориолиса можно также использовать для измерения плотности жидкости. Для этого определяется собственная частота колебаний заполненного участка трубопровода, которая обратно пропорциональна плотности жидкости.

Расходомеры Кориолиса — непростые устройства и требуют сложных согласую­щих и обрабатывающих схем. Одно и то же устройство может применяться для изме­рения и расхода, и плотности. Кроме того, массовые расходомеры Кориолиса не тре­буют сглаживающих участков труб и обладают высокой точностью (0.5 % от измеряемой величины). Однако эти расходомеры чувствительны к вибрациям и име­ют ограничения по способам их установки. Кроме того, они довольно дороги.