Coriolis-principen i massflödesmätare: Grunder, användningar och fördelar
Coriolis-principen har att göra med rörelse – därför kommer vi också att illustrera det med ett rörligt exempel: Föreställ dig att du sitter på en snurrande karusell och att du vill kasta en boll på någon inne i karusellen. Om du kastar bollen i en rak linje kommer den inte att komma fram. Dessutom gäller följande: Ur ditt perspektiv ser det ut som att bollen distraheras av någon osynlig kraft. Anledningen till detta är Coriolis-kraften. Detta exempel visar oss att Coriolis-effekten är en uppfattningsförmåga: Utanför det roterande systemet, i vårt exempel är detta utanför karusellen, bollen flyger rakt fram. Ur din synvinkel som kastare distraheras den och beskriver en kurva.
Coriolis-styrkan spelar också en viktig roll på jorden
Coriolis-principen finns också på jorden, eftersom den roterar och är därför också ett roterande system. Även om vi inte märker rotationen uppstår Coriolis-effekten fortfarande, vilket har ett stort inflytande på våra omgivningar: På så sätt är Coriolis-kraften t.ex. ansvarig för väderfenomen som orkaner som påverkar havets strömmar eller magnetfältet på vår planet.
Visste du också att Coriolis-kraften påverkar cyklonernas vändningsriktning? På norra halvklotet roterar dessa till höger, söder om ekvatorn till vänster.
Men vad är Coriolis-kraften överhuvudtaget? Och vad har den att göra med massans flödesmätning?
Grunderna i Coriolis-principen
Vad är Coriolis-effekten och var ifrån kommer den?
Om en kropp rör sig längs rotationsaxeln från ett roterande system, verkar Coriolis-kraften utöver centrifugalkraften. Detta sker emellertid bara ur observatörens perspektiv, som är belägen i det rörliga systemet. Ur det yttre perspektivet skulle objektet fortfarande röra sig i en rak linje.
Tröghetslagen
Newtons tröghetslag säger att ett objekt kommer att förbli i samma läge om inga externa krafter agerar. Detta betyder att kroppen är antingen i vilotillstånd eller i en enhetlig, rak linjerörelse, så länge den inte tvingas ändra dess tillstånd eller rörelseriktning av yttre krafter.
Coriolis-kraften
Ur fysisk synvinkel hör Coriolis-kraften till tröghetskrafterna som är märkbara utöver centrifugalkraften när objektet rör sig längs rotationsaxeln. För observatörer ser det ut som att objektet accelererar kontinuerligt. Coriolis-kraften fick sitt namn efter den franska forskaren Gaspard Gustave de Coriolis, som undersökte och analyserade den matematiskt 1835.
Coriolis-flödesmätningsprincip
Coriolis-principen kan också användas för flödesmätning. För detta sätts ett rör i vibration. Detta står för det tidigare nämnda roterande systemet. Skivans axel motsvarar rörets upphängning.
Denna mätprincip finns i olika varianter:
- med ett rör
- med två parallella rör
- med raka rör
- med böjda rör
I exemplet är två rör placerade sida vid sida och fästs i båda ändarna (inlopp och utlopp). Dessa rör är sätts igång av en impuls och sätts därför igång. Utan flödesmängd svänger de två rören symmetriskt mellan inloppet och utloppet: Signalen som detekteras vid inloppet är i fas med signalen vid utloppet. Det betyder att det inte finns någon fasförskjutning mellan dem.
Mer medium = större fasförskjutning
Flödet ändrar rörens massa, vilket orsakar en fasförskjutning mellan de två signalerna. Följande gäller: Ju mer medium som flyter igenom, desto större fasförslkjutning. Detta förändras proportionellt med massflödeshastigheten för mediet som strömmar genom rören.
Ytterligare parametrar: Naturlig frekvensförändring
Eftersom Coriolis-mätprincipen är oberoende av termodynamiska parametrar och endast mäter den rena massan, kan den appliceras på vilken vätska som helst, oavsett om den är flytande eller gasformig. Förutom fasförskjutningen är det också möjligt att mäta den naturliga frekvensförändringen. Detta är proportionellt mot densiteten för det strömmande mediet och erbjuder således en annan bestämbar parameter. Det nuvarande volymflödet kan således bestämmas.
Varför och för vilket syfte mäts flödet?
Flödeshastigheten är lämplig för exakt volym- och massmätning, till exempel med tillsatser. Detta förbereder grunden för ett optimalt processflöde.
Dessutom kan flödet fungera som en kontrollfunktion för gällande hygienregler: Rengöringsmediet måste strömma genom rörledningen med en viss hastighet för att optimalt kunna ta bort biofilmen.
Var tillämpas Coriolis-principen?
I princip kan denna mätprincip användas för att mäta vätskor, gaser och ånga. Olika rör används för detta beroende på mediet.
Alkohol Rengörings- och lösningsmedel Ättika Fruktlösningar Oljor och bränslen Öl, mjölk
Vattenånga
flytande gas (LPG) Metan
Coriolis-teknik kan användas oavsett mediets egenskaper, dvs Konduktivitet, densitet, viskositet etc. spelar inte någon roll här: Nästan alla ämnen kan mätas. Coriolis-principen kan också användas vid höga temperaturer, tryck och i potentiellt explosiva områden.
Vilka fördelar erbjuder Coriolis massflödesmätare och styrenheter i dosering?
Det unika är att massflödet kan mätas direkt med Coriolis massflödesmätare.
✓ Hög mätnoggrannhet möjlig även med små flödesmätningar
✓ Universellt mätsystem för massa och densitet
oberoende av:
- Konduktivitet (mäter också dåligt ledande vätskor, t.ex. avjoniserat vatten)
- Mediedensitet
✓ Multivariabel mätprincip, samtidig mätning av:
- Massflöde
- Täthet
✓ Vätska kommer endast i kontakt med röret
✓ Inga rörliga delar installerade
Som ni ser är Coriolis-principen fantastisk. Men vilka är fördelarna med detta? Massflödesmätare och styrenheter som använder denna princip gör att du kan dosera exakt, säkert och snabbt. På detta sätt kan du optimera dina dispenseringsprocesser för alla medier och produkter. Du kan dra nytta av dessa fördelar med följande lösningar.
Coriolis massflödesmätare och regulatorer
Massaflödesmätare MFM typ 8756 Massflödesregulator MFC typ 8756 med mikroringformad växelpump
Massaflödesmätare MFM typ 8756
Massaflödesregulator (MFC)/massaflödesmätare (MFM) för vätskor
- Flödesmätning/-reglering upp till 120 kg/h
- Mycket hög exakthet och stort mätomfång
- Hög långtidsstabilitet, ingen nollpunktskalibrering krävs
- Materialen som kommer i kontakt med medium är mycket motståndskraftiga
- Kan användas med många vätskor