科里奧利質(zhì)量流量計的概述及工作原理

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(jiǎn)稱(chēng)科氏流量計或CMF?？剖狭髁坑嬍抢昧黧w在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)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(gè)原理來(lái)實(shí)現對質(zhì)量流量測量的儀表。

科氏流量計以可直接測量管道內流體的質(zhì)量流量，計量精確度高，工作性能穩定可靠，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(guò)程的檢測控制以及貿易計量結算等場(chǎng)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(xué)家。經(jīng)過(guò)科里奧利的研究發(fā)現:當一個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對于慣性系做直線(xiàn)運動(dòng)時(shí)，相對于旋轉體系，其軌跡是一條曲線(xiàn)。立足于旋轉體系，他認為有一個(gè)力驅使質(zhì)點(diǎn)運動(dòng)軌跡形成曲線(xiàn)，這個(gè)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(lèi)工程學(xué)、導彈軍事等不同的領(lǐng)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(jìn)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(guò)一個(gè)振動(dòng)中的測量管，流體在管道中的流動(dòng)相當于直線(xiàn)運動(dòng)，測量管受振動(dòng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生一個(gè)角速度，由于振動(dòng)是受到外加電磁場(chǎng)驅動(dòng)的，有著(zhù)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(dòng)速度有關(guān)，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(guò)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(diǎn)，在以勻速μ圍繞旋轉軸P，以角速度ω旋轉并延軸向運動(dòng)，這個(gè)質(zhì)點(diǎn)將獲得兩個(gè)加速度。

圖中:αr----法向加速度;

     αt----切向加速度;又稱(chēng)科里奧利加速度。

為了使質(zhì)點(diǎn)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(gè)Fc稱(chēng)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旋轉流動(dòng)時(shí)，任一段長(cháng)度△X的管道將受到一個(gè)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----流體旋轉角速度；

    △X----單位長(cháng)度。

從式(8-3)中可以知道，當ω,△X為常數時(shí)，質(zhì)量流量與單位長(cháng)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(shí)際測量中，要使流體流經(jīng)管道時(shí)圍繞以P軸以角速度ω旋轉顯然是不切實(shí)際，但經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐和探索，人們發(fā)現使管道以P軸為軸心產(chǎn)生一定頻率的上下振動(dòng)，也能使管道內壁產(chǎn)生相應的科里奧利力.這種管道又稱(chēng)為振動(dòng)管。