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科里奥利质量流量计的概述及工作原(yuán)理
点击(jī)次数(shù):2883 发(fā)布时间:2016-06-06 00:47:20
1、科里奥利质量流量(liàng)计的概述(shù)
科里(lǐ)奥利质量流量计(jì),简称科氏流量计或CMF。科氏流量计是利用流体在振动管中流动时产生(shēng)的科里奥利力,而(ér)科里奥(ào)利力(lì)又与质量流量成正比这(zhè)个原(yuán)理来实现对质量流量(liàng)测量(liàng)的仪表(biǎo)。
科氏流量(liàng)计以可直接测量管道内流体(tǐ)的质量流量,计量精确度高,工作性能稳定可靠,适用的(de)流体(tǐ)介质面宽,而被广泛用于石油、化工、冶金、制药、造纸、食品和能源等(děng)行业工艺过程(chéng)的检测控制以及贸(mào)易(yì)计量结(jié)算等场合。
2、科里奥利质量流(liú)量计的工作原理
科里奥利(Coriolis)是法国物理学家。经过科里奥利的研究发(fā)现:当(dāng)一个质点相对于惯性系做直线运动时,相对于旋转(zhuǎn)体系,其轨迹是一条曲线。立足于旋转体系,他认为有一个力驱使质点(diǎn)运动轨迹形成(chéng)曲线,这个力就是(shì)科里奥利力(lì)。
科里奥利力广泛用于气象、水(shuǐ)力、海洋研究、人类(lèi)工程学、导弹军事等不同的领域,当然还包括(kuò)质量流量的测量。
人们利用科里奥利(lì)力的原理设计了用于(yú)对质量流量进行测量的仪表。
科氏(shì)质量流量计是利用当(dāng)被测量的(de)流体通过一个振动中的(de)测量管,流体在管道中的流动相当于直线运动,测量管受振动时会产生一(yī)个角速(sù)度,由于振动是受(shòu)到外加电磁场驱动的,有着固定的频率,因而流体在管道中产生的科里奥利力仅与其(qí)质量和运动速度有关,而质量和流速的乘积就是需要测量的质量流量(liàng),因而通过测量流体在管道中受到的科里奥利力,便可以测量其质量流量。
如图8-3所示,当(dāng)一质*为δm的质点,在以匀速μ围(wéi)绕旋转轴P,以(yǐ)角速度ω旋(xuán)转并(bìng)延轴向运动,这个质点将获得两个加(jiā)速度。

图中:αr----法向加(jiā)速度;
αt----切向加速度;又称科里(lǐ)奥利加速度(dù)。
为了使质点具(jù)有科里奥利加速度αt,就需要在αt方向施加一大小等于2ωμδm,方向相反的力Fc,这个Fc称之为科里奥利力,其大小(xiǎo)等于:
Fc=2ωμδm
从图8-3可以看到,当密度为ρ的流体以恒定流速μ旋转流(liú)动时,任一段长度(dù)△X的管道(dào)将受到(dào)一个大(dà)小的△Fc的切(qiē)向科里奥利力,其(qí)大小等于:
△Fc=2ωμδA△X
式中,A为管道的横截面积。
由于质量流量qm=δμA,将式(8-2)代入该式则可得:

式中qm----质量流量;
△Fc----科(kē)里奥利力;
ω----流体旋转角速度;
△X----单(dān)位长度。
从式(8-3)中可以知道,当ω,△X为常数时,质量流量与单位长度(dù)上受到的科里奥利力△Fc成正比。只要能直接或(huò)间接地测量出△Fc,就能测得流(liú)经管道的质量流量。
但(dàn)是,在实(shí)际测量中,要使流(liú)体流经管道时围绕(rào)以P轴以角(jiǎo)速度ω旋转(zhuǎn)显然(rán)是不切实(shí)际,但经过几年的实践和探索(suǒ),人们发现(xiàn)使管道以P轴为轴心产生一定频率的上下振动,也能(néng)使管道内壁(bì)产生相应的科里奥利力.这种管道又称为振动管。
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