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工作原理:科里奥利质量流量技术

更新时间:2024-04-02点击次数:118

Alicat 的 CODA 系列质量流量计和控制器采用科里奥利工作原理并使用下述单管设置。

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科里奥利效应通常用来解释为什么飓风、龙卷风和台风在南半球顺时针旋转,而在北半球逆时针旋转。这种现象的发生是由于虚构的科里奥利力,该力导致在旋转参考系内移动的物体出现明显偏转。在天气示例中,穿过大气层的空气被引导到右侧或左侧(取决于半球)并确定天气体的旋转方向。

虽然牛顿运动定律充分描述了静止框架内物体的运动,但它们需要虚拟科里奥利力提供的附加校正因子来描述旋转参考系内的运动。这是必要的,因为对象在物理上并未束缚于用于表征其运动的参考系或坐标系。因此,当参考系在物体下方旋转时,物体看起来会偏离初始路径。

预期路径与实际路径之间的差异可以通过科里奥利效应产生的偏转来测量。

图 1. 科里奥利效应影响轨迹


一个有助于解释的现实世界示例:想象一个人仅使用牛顿定律计算球轨迹。然后,该人站在北极附近的一个地点,将球直接向南发射到赤道上的目标。如果地球是一个静止的参考系,球就会落在目标上。但由于地球在旋转,球实际上落在目标以西的某个地方。球在空中的时间越长且距离赤道越近,这种向西偏转的幅度就越大。

科里奥利和质量流量:动态二重奏

这与质量流量有什么关系?

标准质量流量设备,例如基于热或压差的质量流量计和控制器,使用测量的温度变化或体积流量值结合已知的流体特性来计算质量流量。然而,基于科里奥利工作原理的流量计和控制器的好处在于它们能够直接测量质量流量,而不依赖于这些特性。

这是通过巧妙利用科里奥利效应而实现的。一根管子(或一组管子)通过电磁驱动,起到移动参考系的作用。进入设备的所有流体都流过移动管,并与预期路径发生非常微小的偏转。传感器测量管内不同点之间振动相移的偏转幅度。这种偏转仅取决于流体的质量,因此无论流体的性质、成分和温度如何,科里奥利仪器都可以提供精确的质量流量测量。通常包括单个温度传感器来测量管的温度,因为其物理特性会随着温度的变化而略有变化。