Mi a Coriolis-effektus?
Gondolkozott már azon, hogy az északi féltekén a szélirány miért főként keleti-nyugati, az alacsony-nyomású rendszerek alatt?
A válasz a Föld forgásában rejlik-a Föld elsősorban keleti-nyugati irányban forog, és forgási sebessége az Egyenlítő közelében gyorsabb, mint a sarkokon. Ez a forgás határozza meg a szél irányát, aminek következtében az északi féltekén főleg nyugatról keletre fúj. Gaspard-Gustave de Coriolis francia tudós felfedezte az oldalirányú erők áramló levegőre gyakorolt hatását, és róla nevezte el Coriolis-effektusnak. Mindenekelőtt fontos megjegyezni, hogy a Coriolis-effektus magyarázza az áramló levegő eltérülését egy forgó rendszerben. Valójában a Coriolis-effektus tömegtehetetlenségi hatás.
Hogyan működik a Coriolis áramlásmérő?
A Coriolis-effektust egy gyakorlatiasabb alkalmazásnál is alkalmazzák: gázok és folyadékok tömegáramának mérésére. Ehhez a mérendő folyadékot rezgőcsövön keresztül kényszerítik. A Coriolis áramlásmérőben az aktuátor egy vékony csövet folyamatosan rezeg a saját frekvenciája körül. A cső mentén elhelyezett két érzékelő méri a rezgőcső időbeli elhajlását. Ha nem folyik át folyadék a csövön, mindkét érzékelő ugyanabban a pillanatban ugyanazt az elhajlást méri.
Amikor azonban egy gáz vagy folyadék átfolyik a csövön, tömege további csavarodást okoz a folyadék tehetetlensége miatt.
A két mérés közötti különbséget "fáziseltolásnak" nevezik, amely közvetlenül méri a tömegáramot a csövön keresztül.
A fáziseltolódás egyenesen arányos a tömegárammal: minél nagyobb a fáziseltolódás, annál nagyobb a tömegáram.
A Coriolis-effektuson alapuló tömegáram-mérők ennél sokkal többre képesek{0}}a folyadéksűrűség mérésére is!
A fáziseltolódás a tömegáram mértéke, míg a (természetes) rezgésfrekvencia a folyadéksűrűség mértéke. A folyadék sűrűsége befolyásolja a cső rezgési frekvenciáját: a sűrűbb folyadékok alacsonyabb frekvencián rezegnek, mint a kevésbé sűrű folyadékok. Ezért a rezgési frekvencia közvetlenül tükrözi a folyadék vagy gáz sűrűségét.
A tömegáram és a sűrűség egymástól függetlenül mérhető ugyanazzal az eszközzel, bizonyítva a Coriolis áramlásmérők sokoldalúságát.
Coriolis áramlásmérők vs. hőáramlásmérők
A Coriolis áramlásmérők közvetlenül mérik a tömegáramot. A közvetlen mérés kiküszöböli a folyadék fizikai tulajdonságaiból adódó hibákat. A hőáramlásmérők viszont csak közvetetten képesek mérni a tömegáramot. Ezek az alapvető különbségek a mérési módszerekben hatással vannak a tipikus alkalmazási területeikre.
A termikus tömegárammérők a folyadék hőkapacitását használják fel a tömegáram mérésére. Alapelemeik egy fűtőtest és egy vagy két hőmérséklet-érzékelő. A fűtéshez szükséges teljesítmény (egy érzékelővel) vagy a két érzékelő közötti hőmérséklet-különbség arányos a folyadék tömegáramával. A termikus tömegárammérőket elsősorban gázokhoz használják.
Mivel a Coriolis-elv közvetlenül méri a tömegáramot, a Coriolis áramlásmérők mind gázokhoz, mind folyadékokhoz használhatók.
A Coriolis áramlásmérőkkel szembeni kihívások
A Coriolis áramlásmérők egy működtetőn keresztül vibrálják az érzékelő csövét. Körülbelül azonos frekvenciájú külső rezgések zavarhatják a mérést.
Például a közeli vonatok, az épületekben lévő légkondicionálók vagy más gépek vibrációt kelthetnek. Ezeknek a külső rezgésforrásoknak az azonosítása az első lépés hatásuk minimalizálásában. Például a vibráció csökkenthető, ha a Coriolis áramlásmérőt kevésbé érintett helyre mozgatja, elforgatja a készüléket, (nagyobb) tömegblokkot használ, vagy csillapítókat és/vagy rugalmas csöveket használ a szétkapcsoláshoz.
A Coriolis áramlásmérők optimális alkalmazásai
A Coriolis{0}}alapú tömegárammérők különösen alkalmasak változó vagy ismeretlen gáz- vagy folyékony keverékek tömegáramának mérésére, illetve szuperkritikus gázok mérésére. Amellett, hogy közvetlenül mérik a tömegáramot (ezáltal kiküszöbölik a folyadékfizika okozta hibákat), ezek az eszközök rendkívül nagy pontosságot és ismételhetőséget kínálnak. A Coriolis áramlásmérők rugalmas, megbízható és rendkívül pontos áramlásmérők.
A Coriolis áramlásmérőket sikeresen alkalmazták a természetes vegyületek nyersanyagokból, például növényekből történő automatizált extrakciójának pontosságának javítására, ezáltal javítva az extrakció minőségét. Itt a szuperkritikus szén-dioxid áramlási sebességének és hőmérsékletének mérésével és szabályozásával szelektív és precíz extrakció érhető el, biztosítva az ismételhető hozamokat.
