質量流(liú)量計是基於什麽原理
質量流(liú)量計應(yīng)用的範圍十分的廣泛,越來越多的人去(qù)了解質量流量計。學習使用(yòng)它(tā),了解質量流量計的性(xìng)能。很多人想了解質量流量計的工作原理(lǐ),下麵就簡單介紹一下質量流量計的工作原理。
質量流量計泛指可以直接測出質量流量讀數的流(liú)量計。專指利(lì)用科裏奧利原理的流量計。質量流(liú)量=密度×流速×流通麵積 (M=ρνA ),當式中的(de)密度ρ由(yóu)流量計自行檢測獲得時,這種流量計就可以稱為質量流量計。
質量流量計可分為直接式和間接式兩種:直接式的工作原理(lǐ)往(wǎng)往和介質的質(zhì)量(密度)相關,即直接測出與ρν成比例的信號。目前運用較(jiào)多的直接式質量流量計有:利用科裏奧利原理的質(zhì)量流量計和(hé)利用流體與固體的(de)熱能交換原理的熱式流(liú)量計。前者隻能用(yòng)於液體介(jiè)質測量,後者多用(yòng)於氣體介質測量。
間接式則是在測流速的同時測量介質(zhì)密度,或者測量介質的溫度、壓力並通過(guò)計算獲得介質密(mì)度,並由密度(dù)、流速和流(liú)通麵(miàn)積推導出質量流量。
需(xū)要特別指(zhǐ)出的是:由於測量過程中,介質密度值獲得和計算(suàn)時,會存在時間不(bú)同步(bù),或者運算的非連續性,得到的(de)質量流量隻是一段時(shí)間的平均值,往往不適用於瞬時流量。所以不是所有以此原理工作的流(liú)量計或流量測量係統都可以稱質量流量計。
在一個轉動中的輪盤中,當一個質(zhì)點從圓(yuán)心沿著半徑向邊(biān)沿運動時,會產生一個導致圓盤轉速下降的力。反(fǎn)之則會產生一個(gè)導致圓盤轉速上升降的力。這個力(lì)的大小和質(zhì)點的質量以及運動速度有直接關係(xì)。*早係統研究這類現象的人叫科(kē)裏奧利,這(zhè)個力也被稱為科氏(shì)力。
將上述現象中的質點運動及軌跡換成(chéng)管道及其中流(liú)動的介(jiè)質,將將上述現象中的轉動限製在很小範圍內的來回轉動。則根據科裏奧(ào)利(lì)原理(lǐ)可知,當沿管道由(yóu)圓心向外流(liú)動時,會產生一個使來回轉動頻率下降(jiàng)的力。當沿(yán)管道向圓心流動時,會產生一個使來(lái)回轉動頻率上升的力(lì)。這個(gè)力的大小和介質(zhì)的密度以及流速(sù)大小有直接關係。
製作一個使介質向先下流動(dòng),然後再向上(shàng)使流動的(de)管道,施加一個使管道下(xià)方來回震動的,具有固定(dìng)頻率的力,使管(guǎn)道下(xià)降段和上升段做來回圓周運動。當管道中介質(zhì)流(liú)動時,由於科氏力的(de)作用,管道下降段和上升段的震動頻率與推動管道震動的頻率會產(chǎn)生(shēng)一個相位差。
這(zhè)個相位差與介質的密度、流速、以(yǐ)及管道形狀(流通麵積)成一定的比例關係,檢出這個相位差(chà),可以直接得到質量流量。根據這個原理工作的流量計,目前(qián)都稱為質量流量計。
質量流量(liàng)計(jì)原理
質量流量計按原理可分為:熱式、差壓式、科裏奧利式質(zhì)量(liàng)流(liú)量計,下麵分別(bié)介紹(shào)原理。
熱式
熱式質量流量計的基本原理是利用外部熱源對管(guǎn)道內的被測流體加熱,熱能隨流體一起流動,通過測量因流體流動而造成的(de)熱量(溫(wēn)度)變化來反(fǎn)映出流體的質量流量(liàng)。
差壓式
差壓式質量流量計是以馬格努斯效(xiào)應為基礎的流量計,實際(jì)應用中利用孔板和定量(liàng)泵組合(hé)實(shí)現質量流量測量。常見的有雙(shuāng)孔板和四孔板與定量泵組合兩種結構。
科裏奧利
科裏奧利質量流量計(簡稱科氏力流量計)是一種利用流體在振動管(guǎn)中流動而(ér)產生與質(zhì)量流量成正比的科裏奧利力的原理來直接測量質量流量(liàng)的儀表。
科(kē)氏(shì)力流量(liàng)計結構有多種形式,一般由振動管與轉換器(qì)組成。振動管(測量管(guǎn)道)是敏感器件,有U形、Ω形、環形、直管形及螺旋形等幾種形狀,也有(yǒu)用雙管(guǎn)等方式,但基本原理相同。下麵以(yǐ)U形管式的質(zhì)量流量計為例介紹。
科式流量計原理圖
科式流量計結構圖
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