עקרון העבודה של מד זרימת מסה קוריוליס

עקרון הפעולה המרכזי של מד זרימת המסה קוריוליס (בקיצור מד זרימת קוריוליס) הוא ניצול כוח קוריוליס הנוצר כאשר נוזל זורם בתוך צינור רוטט, ולמדוד ישירות את קצב זרימת המסה של הנוזל על ידי גילוי הפרש הפאזה של הצינור הרוטט. הוא יכול גם לגזור ולמדוד פרמטרים כגון צפיפות וטמפרטורה.

פירוט עקרונות הליבה

יצירת כוח קוריוליס כוח קוריוליס הוא כוח אינרציאלי. כאשר עצם נע באופן ליניארי במערכת ייחוס מסתובבת, הוא נתון לכוח הניצב הן לכיוון התנועה והן לציר הסיבוב. במד זרימה קוריוליס, צינור המדידה הרוטט משמש כ"מערכת ייחוס מסתובבת", והנוזל הזורם בתוך הצינור משמש כ"עצם נע".

הנעת רטט של צינור המדידה צינור המדידה של מד הזרימה (בדרך כלל בצורת U, ישר או כפול כפוף) מונע על ידי מפעיל בתדר קבוע (תדר טבעי) כדי לבצע רטט הדדי תקופתי (בדומה לרטט של מזלג כוונון). כאשר אין זרימת נוזל בתוך הצינור, רטט צינור המדידה סימטרי, ופאזות הרטט בקצוות הכניסה והיציאה של הצינור עקביות לחלוטין.

הפרש פאזה הנגרם מזרימת נוזל כאשר נוזל זורם מקצה הכניסה לקצה היציאה בתוך הצינור הרוטט:

כאשר הנוזל רוטט כלפי מעלה יחד עם צינור המדידה, הוא נתון לכוח קוריוליס אשר מעכב את הרטט, וכתוצאה מכך נוצר פיגור פאזה בקצה הכניסה של הצינור.

כאשר הנוזל רוטט כלפי מטה יחד עם צינור המדידה, הוא נתון לכוח קוריוליס שמעודד את הרטט, מה שמוביל להתקדמות פאזה בקצה היציאה של הצינור.

הפרש כוח זה גורם להפרש פאזה בין קצות הכניסה והיציאה של צינור המדידה, וגודל הפרש הפאזה הוא ביחס ישר לקצב זרימת המסה של הנוזל.

חיישני גילוי וחישוב אותות (כגון חיישנים אלקטרומגנטיים) מותקנים בשני קצוות צינור המדידה כדי לזהות את אותות הפאזה של הרטט. המשדר של מד הזרימה ממיר את אות הפרש הפאזה לאות חשמלי, ולאחר מכן מחשב את קצב הזרימה המסה של הנוזל באמצעות אלגוריתם מובנה (מדידה ישירה ללא צורך בפיצוי טמפרטורה ולחץ). בינתיים, התדר הטבעי של צינור המדידה קשור לצפיפות הנוזל בתוך הצינור, כך שניתן לחשב את צפיפות הנוזל גם באמצעות תדר הרטט.

תכונות עיקריות (בשילוב עם פרמטרים טכניים של מד זרימה)

מדידה ישירה של קצב זרימת מסה: בניגוד למדי זרימה נפחית (כגון מדי זרימה וורטקס ומדי זרימה אלקטרומגנטיים), אין צורך בהמרה באמצעות צפיפות, כך שהדיוק והחזרה מושפעים פחות מתנאי העבודה.

תחולה רחבה למדיה: הוא יכול למדוד נוזלים, גזים וזרימות רב-פאזיות (כגון נוזלים ותרחיפים המכילים בועות), והוא מתאים במיוחד למדיה בעלת צמיגות גבוהה, טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה.

יתרונות בפרמטרים טכניים: הדיוק יכול בדרך כלל להגיע ל-±0.1%～±0.5%, וחזרתיות יכולה להגיע ל-±0.02%～±0.1%, עמידה בתקנים בינלאומיים כגון ISO 9104 ו-ASTM D5125.