Гюстав Гаспар Кориолис (фр. Gaspard-Gustave de Coriolis; 1792—1843) — французский математик, инженер и учёный. Больше всего известен работой посвященной изучению эффекта Кориолиса. Также известен теоремой об ускорениях в абсолютном и относительном движениях, называемой теорема Кориолиса.
Закончив своё образование в Парижской политехнической школе, он затем был в ней репетитором, а позже — директором занятий. Из его сочинений наиболее известны: «Calcul de l’effets des machines», «Traite de mecanique des corps solides» и «Theorie mathematique du jeu de billard». В 1836 был избран членом института.
(по материалам Википедии) |
|
Основы измерительного метода БАКУС - Кратко об эффекте Кориолиса |
Представьте, что кто-то, находясь на Северном полюсе, бросил мяч кому-то, кто находится на экваторе. Пока мяч летел, Земля немного повернулась вокруг своей оси, и ловящий успел сместиться к востоку. Если бросающий, целясь мячом, не учел этого движения Земли, мяч упал западнее (или левее) ловящего. С точки зрения человека на экваторе получается, что мяч летел левее, чем надо, с самого начала — как только его выпустил из рук бросающий, — и до тех пор, пока не приземлился.
Согласно законам механики Ньютона, чтобы движущееся прямолинейно тело отклонилось от изначально заданной траектории, на него должна действовать какая-то внешняя сила. Значит, ловящий на экваторе должен сделать вывод, что брошенный мяч отклонился от прямолинейной траектории под действием некоей силы. Если бы мы смогли посмотреть на летящий мяч из космоса, мы бы увидели, что на самом деле никакая сила на мяч не действовала. Отклонение же траектории было вызвано тем, что Земля успела повернуться под мячом, пока он летел по прямой. Таким образом, действует в подобной ситуации какая-то сила или нет, — это целиком зависит от системы отсчета, в которой находится наблюдатель.
И подобное явление неизбежно возникает, когда есть какая-нибудь вращающаяся система координат — например, Земля. Для описания этого явления физики часто используют выражение фиктивная сила, имея в виду, что сила «реально» отсутствует, просто наблюдателю во вращающейся системе отсчета кажется, что она действует (другой пример фиктивной силы — это центробежная сила). И противоречий здесь нет никаких, поскольку оба наблюдателя единодушны относительно реальной траектории полета мяча и уравнений, ее описывающих. Расходятся они лишь в терминах, которые они используют для описания этого движение.
Фиктивная сила, которая действует в приведенном выше примере, называется силой Кориолиса — в честь французского физика Гаспара Кориолиса, впервые описавшего этот эффект.
(по материалам elementy.ru) |
Принцип работы кориолисовых расходомеров |
В составе измерительного комплекса БАКУС используются массовые расходомеры, работающие на основе вышеописанного эффекта Кориолиса. Физический принцип их действия заключается в следующем:
Возьмём длинную трубку, участок которой изогнут в виде петли и заполним её некоей текучей массой (жидкостью). Пока трубка неподвижна, на массу в трубке действует только сила тяжести. Теперь начнём раскачивать эту трубку как маятник вокруг её продольной оси. Это будет означать, что часть жидкости, которая находится в изогнутом сегменте, начинает двигаться по дуге - т.е. с центростремительным ускорением (или говоря инженерным языком - на жидкость начинает действовать "центробежная" сила). Теперь создадим напор и заставим нашу жидкость течь по трубке. Т.е. перемещаться от меньшего радиуса колебаний к большему (по восходящей части петли), а затем - наоборот (по нисходящей). В результате закона сохранения момента движения на жидкость (относительно трубки) начнёт действовать ускорение Кориолиса, а значит на стенки трубки будет давить сила. Та-же самая сила, которая стремится якобы "отклонить" в сторону мяч, летящий от полюса к экватору (см. предыдущий раздел). Поскольку петля описывает не окружность, а только качается - сила будет действовать вдоль петли неравномерно. И вдоль трубки пойдут поперечные колебания, которые будут перпендикулярны току жидкости. |
|
Эти колебания можно зарегистрировать специальным пьезодатчиком. Причём, по частоте колебаний и сдвигу фаз относительно их источника можно судить о массе и скорости протекающей жидкости. А учитывая, что объём трубки является величиной постоянной, мы можем узнать плотность жидкости, как отношение массы жидкости в трубке к её объёму. Таким образом, кориолисов расходомер первично меряет не объём жидкости, а именно массу. В этом состоит основное отличие кориолисова расходомера от большинства других средств измерения расхода.
На практике, расходомеры PROMASS имеют 2 параллельные"качающиеся" трубки. Это сделано с целью лучшей балансировки узла измерения. Хотя, есть и дешёвые однотрубные приборы. Необходимо отметить, что трубка вибрирует с достаточно высокой частотой (в сотни герц) при помощи пьезоэлемента. При такой частоте колебаний прибор совершенно нечувствителен к внешним низкочастотным механическим воздействиям типа ударов по корпусу и т.п. Помимо этого, измерительный узел не имеет никаких шарниров, подшипников, трущихся деталей. Это делает расходомер чрезвычайно долговечным и мало подверженным уходу характеристик во времени. Точность такого прибора ещё более повышает тот факт, что при помощи одного и того-же датчика мы можем одновременно померять массовый расход и плотность жидкости.
Помимо, собственно, узла для измерения расхода и плотности - расходомер имеет встроенный датчик температуры. При известной температуре и плотности, крепость 2х-компонентного раствора может быть вычислена аналитическим или табличным методом |
Используемые типы приборов |
В измерительном комплексе БАКУС используются расходомеры серий "PROMASS" производимые фирмой Endress+Hauser .Система сертифицирована как серийное изделие для работы совместно с моделями PROMASS-80F. Тем не менее, по желанию Заказчика в единичных изделиях и без каких-либо переделок могут быть использованы более новые и точные приборы PROMASS-83, а также ныне уже снятые с производства PROMASS-63.
В зависимости от назначения систем учёта, приборы различаются по производительности и диаметру фланцевого соединения. На практике Мы рекомендуем использовать следующие диаметры:
|
|
- Для брагоректификации (спирт): 8мм
- Для брагоректификации (ЭАФ): 15 - 25мм
- Для приёмки и отгрузки спирта: > 40мм
Помимо этого, используемый в спиртоучёте расходомер должен иметь внешний интерфейс типа HART и низковольтное питание постоянного тока. Для ликёро-водочных производств применяются приборы с интерфейсом MODBUS, при этом допустимо использование питания ~220В |
Важнейшие эксплуатационные характеристики расходомеров |
- Точность измерения плотности (после калибровки на месте установки) - 0.0005г/кв.см
- Точность измерения температуры - 0.5 оС
- Точность измерения массового расхода
жидкости
- PROMASS-80F - 0.15%
- PROMASS-83F - 0.10%
- Точность измерения объёмного расхода
жидкости
- PROMASS-80F - 0.20%
- PROMASS-83F - 0.15%
- Диапазон измерения расходов
- 08мм - от 0 до 2000кг/ч
- 15мм - от 0 до 6500кг/ч
- 25мм - от 0 до 18000кг/ч
- 40мм - от 0 до 45000кг/ч
- 50мм - от 0 до 70000кг/ч
- 80мм - от 0 до 180000кг/ч
- 100мм - от 0 до 350000кг/ч
- Межповерочный интервал - 4 года
- Диапазон рабочих температур PROMASS-80F:
- для прибора в целом - от -20 до +60оС (опционально - от -40оС)
- Для измерительной головки - от -50 до +200оС
- Уровень защиты - IP67 (NEMA4X) для прибора в целом, стандартное исполнение
- Ударные нагрузки до 1G в диапазоне 10-150Гц
- Потребляемая мощность - 16Вт (по постоянному току)
- Напряжение питания - 16/62В (для версий с низковольтным питанием)
- Вибрационные нагрузки до 1G в диапазоне 10-150Гц
- Ударные нагрузки в соответствии с МЭК68-2-31
|
Документация на расходомеры от производителя |
|