Hvernig virkar Coriolis flæðimælir?

Hefur þú einhvern tíma velt því fyrir þér hvers vegna vindáttin er aðallega austur-vestur undir lágþrýstingskerfi á norðurhveli jarðar?

Svarið liggur í snúningi jarðar-jörðin snýst fyrst og fremst til austurs-vesturs og snúningshraði hennar er hraðari nálægt miðbaug en við pólana. Þessi snúningur knýr vindstefnuna áfram og veldur því að hann blæs aðallega frá vestri til austurs á norðurhveli jarðar. Franski vísindamaðurinn Gaspard-Gustave de Coriolis uppgötvaði þessi áhrif hliðarkrafta á streymandi loft og nefndi það Coriolis áhrifin eftir honum. Fyrst og fremst er mikilvægt að muna að Coriolis áhrifin útskýra sveigju flæðandi lofts í snúningskerfi. Reyndar eru Coriolis áhrifin massatregðuáhrif.

Coriolis áhrifin eru einnig notuð í hagnýtari notkun: massaflæðismælingu á lofttegundum og vökva. Til þess neyðist vökvinn sem á að mæla til að flæða í gegnum titringsrör. Í Coriolis flæðimæli veldur stýribúnaður þunnt rör til að titra stöðugt um náttúrutíðni sína. Tveir skynjarar sem komið er fyrir meðfram rörinu mæla sveigju titringsrörsins með tímanum. Þegar enginn vökvi flæðir í gegnum rörið, mæla báðir skynjararnir sömu sveigju á sama augnabliki.

Hins vegar, þegar gas eða vökvi flæðir í gegnum rörið, veldur massi þess frekari snúningi vegna tregðu vökvans.

Munurinn á þessum tveimur mælingum er kallaður „fasaskipti“ sem mælir beint massaflæðishraðann í gegnum rörið.

Fasabreyting er í réttu hlutfalli við massaflæðishraða: því meiri sem fasabreytingin er, því meiri massaflæðishraðinn.

Massaflæðismælar byggðir á Coriolis áhrifum geta gert miklu meira en þetta-þeir geta líka mælt vökvaþéttleika!

Fasabreyting er mælikvarði á massaflæðishraða en (náttúruleg) titringstíðni er mælikvarði á vökvaþéttleika. Vökvaþéttleiki hefur áhrif á titringstíðni rörsins: Þéttari vökvar titra á lægri tíðni en minna þéttir vökvar. Þess vegna endurspeglar titringstíðnin beint þéttleika vökvans eða gassins.

Massaflæðishraða og þéttleika er hægt að mæla sjálfstætt með því að nota sama tæki, sem sýnir fram á fjölhæfni Coriolis flæðimæla.

Coriolis flæðimælar mæla beint massaflæði. Bein mæling útilokar villur sem stafa af eðliseiginleikum vökvans. Hitaflæðismælar geta aftur á móti aðeins mælt massastreymishraða óbeint. Þessi grundvallarmunur á mæliaðferðum hefur áhrif á dæmigerð notkun þeirra.

Varmamassastreymismælar nýta varmagetu vökvans til að mæla massaflæðishraða. Kjarnahlutir þeirra eru hitari og einn eða tveir hitaskynjarar. Aflið sem þarf til upphitunar (með því að nota einn skynjara) eða hitamunur á milli skynjaranna tveggja er í réttu hlutfalli við massaflæði vökvans. Hitamassastreymismælar eru fyrst og fremst notaðir fyrir lofttegundir.

Vegna þess að Coriolis meginreglan mælir beint massaflæðishraða er hægt að nota Coriolis flæðimæla fyrir bæði lofttegundir og vökva.

Coriolis flæðimælar titra skynjararrörið í gegnum stýrisbúnað. Ytri titringur af um það bil sömu tíðni getur truflað mælinguna.

Til dæmis geta nærliggjandi lestir, loftræstitæki í byggingum eða aðrar vélar framkallað titring. Að bera kennsl á þessa ytri titringsgjafa er fyrsta skrefið í að lágmarka áhrif þeirra. Til dæmis er hægt að draga úr titringi með því að færa Coriolis flæðimælirinn á stað sem er minna fyrir áhrifum, snúa tækinu, nota (stærri) massablokk eða nota dempara og/eða sveigjanlegan slöngur til að aftengja.

Coriolis-massaflæðismælar henta sérstaklega vel þegar verið er að mæla massaflæðishraða mismunandi eða óþekktra gas- eða vökvablandna, eða þegar verið er að mæla yfirkritískar lofttegundir. Auk þess að mæla massaflæðishraða beint (þannig að koma í veg fyrir villur af vökvaeðlisfræði), bjóða þessi tæki upp á mjög mikla nákvæmni og endurtekningarhæfni. Coriolis flæðimælar eru sveigjanlegir, áreiðanlegir og einstaklega nákvæmir flæðimælar.

Coriolis flæðimælum hefur verið beitt með góðum árangri til að bæta nákvæmni sjálfvirkrar útdráttar náttúrulegra efnasambanda úr hráefnum eins og plöntum, og þar með bætt útdráttargæði. Hér er hægt að ná fram sértækum og nákvæmum útdrætti með því að mæla og stjórna flæðishraða og hitastigi yfirkritísks koltvísýrings, sem tryggir endurtekanlega afrakstur.