Кариолисовские расходомеры

Расходомеры этого типа определяют массовый расход напрямую, а не через изме­рения скорости или объема. Кориолисовские расходомеры не зависят ни от давления жидкости, ни от ее температуры, ни от ее вязкости и плотности. Поэтому такие датчики не требуют проведения повторных калибровок и подстройки под каждый конкретный тип жидкой среды. Хотя первые расходомеры работали толь­ко с жидкостями, в настоящее время они адаптированы и для работы с газами.

Свое название такие расходомеры получили в честь французского физика Кориолса. Ти­повой кориоли­совский измеритель состо­ит из одной или двух виб­рирующих трубок, обычно изготовленных из нержаве­ющей стали. Для получения точных результатов измере­ний важно защищать труб­ки и места их креплений от механического и химического воздействия потока жидкости. Чаще всего трубки имеют U -образную форму (Рис. 6), хотя в принципе они могут быть и другого вида. Для газов применяются более тонкие трубки, чем для жидкостей. Трубки начи­нают вибрировать от воздействия на них внешнего элек­тромеханического задающего устрой­ства.

Жидкость (или газ) поступают в измеритель через впускное отверстие. Рас­ход массы оп­ределяется по действию жидкости на вибрирующие трубки. При движении жидкости от входа к выходу, на нее действует вибрационное ускорение, все время меняющее свое направление. По­скольку потоки жидкости в двух ветвях трубки имеют противоположные направления, то и возникающие там силы Ко­риолиса также будут направлены в разные стороны. В результате чего под дей­ствием результирующей силы две части трубки смещаются друг относительно друга в соответствии с циклом вибраций.

Величина силы Кориолиса, индуцированная потоком, определяется следую­щим выраже­нием:

F = 2mωv(9)

где m - масса, ω - круговая частота вибраций, v - вектор средней скорости жидко­сти.

Следовательно, величина изгиба трубки прямо пропорциональна массовому расходу через трубку. На рис. 6А показана трубка кориолисовского измерите­ля при отсутствии потока, а на рис. 6Б - при протекании через трубку потока жидкости или газа.

При отсутствии в трубке потока ее вибрации на входе и выходе совпадают, т.е. между ними нет никакого сдвига фаз. При появлении потока трубка изгиба­ется пропорционально ве­личине массового расхода, поэтому между вибрациями ее входной и выходной ветвей появля­ется фазовый сдвиг (рис. 6В). Основ­ным недостатком измерителей Кориолиса является их сравнительно высокая сто­имость. Однако их универсальность при работе с разными типами сред позволяет применять их при измерении расходов самых разнообразных жидкостей и газов.