科里奧利質(zhì)量流量計的概述及工作原理
點擊次數(shù)：3197 發(fā)布時間：2016-06-06 00:47:20
1、科里奧利質(zhì)量流量計的概述
科里奧利質(zhì)量流量計，簡稱科氏流量計或CMF。科氏流量計是利用流體在振動管中流動時產(chǎn)生的科里奧利力，而科里奧利力又與質(zhì)量流量成正比這個原理來實現(xiàn)對質(zhì)量流量測量的儀表。
科氏流量計以可直接測量管道內(nèi)流體的質(zhì)量流量，計量精確度高，工作性能穩(wěn)定可靠，適用的流體介質(zhì)面寬，而被廣泛用于石油、化工、冶金、制藥、造紙、食品和能源等行業(yè)工藝過程的檢測控制以及貿(mào)易計量結算等場合。
2、科里奧利質(zhì)量流量計的工作原理
科里奧利(Coriolis)是法國物理學家。經(jīng)過科里奧利的研究發(fā)現(xiàn):當一個質(zhì)點相對于慣性系做直線運動時，相對于旋轉(zhuǎn)體系，其軌跡是一條曲線。立足于旋轉(zhuǎn)體系，他認為有一個力驅(qū)使質(zhì)點運動軌跡形成曲線，這個力就是科里奧利力。
科里奧利力廣泛用于氣象、水力、海洋研究、人類工程學、導彈軍事等不同的領域，當然還包括質(zhì)量流量的測量。
人們利用科里奧利力的原理設計了用于對質(zhì)量流量進行測量的儀表。
科氏質(zhì)量流量計是利用當被測量的流體通過一個振動中的測量管，流體在管道中的流動相當于直線運動，測量管受振動時會產(chǎn)生一個角速度，由于振動是受到外加電磁場驅(qū)動的，有著固定的頻率，因而流體在管道中產(chǎn)生的科里奧利力僅與其質(zhì)量和運動速度有關，而質(zhì)量和流速的乘積就是需要測量的質(zhì)量流量，因而通過測量流體在管道中受到的科里奧利力，便可以測量其質(zhì)量流量。
如圖8-3所示，當一質(zhì)*為δm的質(zhì)點，在以勻速μ圍繞旋轉(zhuǎn)軸P，以角速度ω旋轉(zhuǎn)并延軸向運動，這個質(zhì)點將獲得兩個加速度。
圖中:αr----法向加速度;
αt----切向加速度;又稱科里奧利加速度。
為了使質(zhì)點具有科里奧利加速度αt，就需要在αt方向施加一大小等于2ωμδm，方向相反的力Fc，這個Fc稱之為科里奧利力，其大小等于:
Fc=2ωμδm
從圖8-3可以看到，當密度為ρ的流體以恒定流速μ旋轉(zhuǎn)流動時，任一段長度△X的管道將受到一個大小的△Fc的切向科里奧利力，其大小等于：
△Fc=2ωμδA△X
式中，A為管道的橫截面積。
由于質(zhì)量流量qm=δμA，將式(8-2)代入該式則可得：
式中qm----質(zhì)量流量；
△Fc----科里奧利力；
ω----流體旋轉(zhuǎn)角速度；
△X----單位長度。
從式(8-3)中可以知道，當ω,△X為常數(shù)時，質(zhì)量流量與單位長度上受到的科里奧利力△Fc成正比。只要能直接或間接地測量出△Fc，就能測得流經(jīng)管道的質(zhì)量流量。
但是，在實際測量中，要使流體流經(jīng)管道時圍繞以P軸以角速度ω旋轉(zhuǎn)顯然是不切實際，但經(jīng)過幾年的實踐和探索，人們發(fā)現(xiàn)使管道以P軸為軸心產(chǎn)生一定頻率的上下振動，也能使管道內(nèi)壁產(chǎn)生相應的科里奧利力.這種管道又稱為振動管。