Kuidas Coriolise voolumõõtur töötab?

Kas olete kunagi mõelnud, miks põhjapoolkera madalrõhusüsteemides on tuule suund peamiselt ida-lääne-?

Vastus peitub Maa pöörlemises-Maa pöörleb peamiselt itta-läände ja selle pöörlemiskiirus on ekvaatori lähedal kiirem kui poolustel. See pöörlemine juhib tuule suunda, mistõttu see puhub põhjapoolkeral peamiselt läänest itta. Prantsuse teadlane Gaspard-Gustave de Coriolis avastas selle külgjõudude mõju voolavale õhule ja nimetas selle enda järgi Coriolise efektiks. Kõigepealt on oluline meeles pidada, et Coriolise efekt selgitab pöörlevas süsteemis voolava õhu kõrvalekaldumist. Tegelikult on Coriolise efekt massiinertsi efekt.

Coriolise efekti rakendatakse ka praktilisema rakenduse puhul: gaaside ja vedelike massivoolu mõõtmine. Selleks on mõõdetav vedelik sunnitud voolama läbi vibreeriva toru. Coriolise voolumõõturis paneb täiturmehhanism õhukese toru oma loomuliku sageduse ümber pidevalt vibreerima. Kaks piki toru paiknevat andurit mõõdavad vibreeriva toru läbipainet aja jooksul. Kui vedelikku läbi toru ei voola, mõõdavad mõlemad andurid samal hetkel sama läbipainet.

Kui aga gaas või vedelik voolab läbi toru, põhjustab selle mass vedeliku inertsi tõttu täiendavat keerdumist.

Nende kahe mõõtmise erinevust nimetatakse "faasinihkeks", mis mõõdab otseselt massivoolu kiirust läbi toru.

Faasinihe on otseselt võrdeline massivoolukiirusega: mida suurem on faasinihe, seda suurem on massivoolukiirus.

Coriolise efektil põhinevad massivoolumõõturid suudavad sellest palju enamat,{0}}nad saavad mõõta ka vedeliku tihedust!

Faasinihe on massivoolu kiiruse mõõt, samas kui (looduslik) vibratsiooni sagedus on vedeliku tiheduse mõõt. Vedeliku tihedus mõjutab toru vibratsiooni sagedust: tihedamad vedelikud vibreerivad madalamatel sagedustel kui vähem tihedad vedelikud. Seetõttu peegeldab vibratsiooni sagedus otseselt vedeliku või gaasi tihedust.

Massivoolukiirust ja tihedust saab mõõta sõltumatult sama seadmega, mis näitab Coriolise voolumõõturite mitmekülgsust.

Coriolise voolumõõturid mõõdavad otse massivoolukiirust. Otsene mõõtmine välistab vedeliku füüsikalistest omadustest tingitud vead. Teisest küljest saavad soojusvoolumõõturid mõõta massivoolukiirust ainult kaudselt. Need põhimõttelised erinevused mõõtmismeetodites mõjutavad nende tüüpilisi rakendusi.

Termilised massivoolumõõturid kasutavad massivoolukiiruse mõõtmiseks vedeliku soojusmahtuvust. Nende põhikomponentide hulka kuuluvad kütteseade ja üks või kaks temperatuuriandurit. Kütmiseks vajalik võimsus (ühe anduri abil) või kahe anduri temperatuuride erinevus on võrdeline vedeliku massivoolukiirusega. Soojusmassivoolumõõtjaid kasutatakse peamiselt gaaside jaoks.

Kuna Coriolise põhimõte mõõdab otseselt massivoolukiirust, saab Coriolise voolumõõtureid kasutada nii gaaside kui ka vedelike jaoks.

Coriolise voolumõõturid vibreerivad anduri toru täiturmehhanismi kaudu. Ligikaudu sama sagedusega välisvibratsioonid võivad mõõtmist segada.

Näiteks võivad läheduses asuvad rongid, hoonete kliimaseadmed või muud masinad tekitada vibratsiooni. Nende väliste vibratsiooniallikate tuvastamine on esimene samm nende mõju minimeerimiseks. Näiteks saab vibratsiooni vähendada, liigutades Coriolise voolumõõturit vähem mõjutatud kohta, pöörates seadet, kasutades (suuremat) massiplokki või kasutades lahtiühendamiseks siibrid ja/või painduvaid torusid.

Coriolise{0}}põhised massivoolumõõturid sobivad eriti hästi muutuvate või tundmatute gaasi- või vedelsegude massivoolukiiruse mõõtmiseks või ülekriitiliste gaaside mõõtmiseks. Lisaks massivoolukiiruse otsesele mõõtmisele (välistades seega vedelikufüüsikast põhjustatud vead) pakuvad need seadmed ülikõrget täpsust ja korratavust. Coriolise voolumõõturid on paindlikud, töökindlad ja äärmiselt täpsed voolumõõturid.

Coriolise voolumõõtjaid on edukalt rakendatud looduslike ühendite automaatse ekstraheerimise täpsuse parandamiseks toorainest, näiteks taimedest, parandades seeläbi ekstraheerimise kvaliteeti. Siin saab selektiivset ja täpset ekstraheerimist saavutada ülekriitilise süsinikdioksiidi voolukiiruse ja temperatuuri mõõtmise ja reguleerimisega, tagades korratavad saagised.