فلومتر کوریولیس چیست؟
فلومتر کوریولیس یک نوع سنجشگر جریان مایعات است که بر اساس اثر کوریولیس اصلی می‌باشد. این سنجشگر از تابش ایجاد شده توسط جریان مایع در یک لوله با حرکت دورانی استفاده می‌کند تا سرعت و جهت جریان را اندازه‌گیری کند. با توجه به اثر کوریولیس، مایع در حال حرکت دورانی تمایل دارد به انحراف از مسیر مستقیم خود و دیگر گردش نیز به انحراف ایجاد شده می‌پردازد. این تغییرات در مسیر جریان توسط فلومتر کوریولیس اندازه‌گیری می‌شود و اطلاعات مفیدی درباره سرعت و جهت جریان مایعات فراهم می‌کند.
اثر کوریولیس چیست؟
نیرویی که جهان را به چالش می‌کشد
اثر کوریولیس یک پدیده فیزیکی است که در حرکت اجسام روی سطحی که دوران دارد، اثرگذار می‌شود. این اثر باعث انحراف مسیر اجسامی می‌شود که در حرکت روی سطح دورانی هستند، به نحوی که به نظر می‌رسد این اجسام به طور غیرمستقیم حرکت می‌کنند. این پدیده برای توضیح رفتار اجسامی مانند باد، جریانات دریایی و حرکت اجسام روی سطوح سیاره‌ها و ابرها بسیار مهم است.
آیا تا به حال فکر کرده اید که چرا باد در نیمکره شمالی عمدتاً در جهت غرب/شرق در یک سیستم کم فشار می وزد؟ پاسخ در چرخش زمین حول محور آن نهفته است عمدتاً در جهت شرق/غرب و با سرعت بالاتر در استوا نسبت به قطب. این چرخش باد را به همراه می برد و آن را مجبور می کند که عمدتاً در جهت غرب به شرق در نیمکره شمالی بوزد. این دانشمند فرانسوی گاسپارد گوستاو دو کوریولیس بود که این اثر را کشف کرد که هوای جاری یک نیروی جانبی را تجربه می کند، که به نام او – اثر کوریولیس – نامگذاری شد.
اولین پیام این کشف این است: اثر کوریولیس انحراف جریان هوا را توضیح می دهد که در یک سیستم دوار حرکت می کند. در واقع اثر کوریولیس یک اثر اینرسی جرمی است.
فلومتر کوریولیس چگونه کار می کند؟
فلومتر کوریولیس با استفاده از اثر کوریولیس جریان مایعات را اندازه‌گیری می‌کند. این فلومتر شامل یک لوله‌ی مستقیم شده است که جریان مایع را می‌پذیرد. هنگامی که جریان مایع با سرعت تغییر می‌کند، ایجاد اختلاف فشار در محیط مایع می‌شود.
این اختلاف فشار به یک سیلندر درون فلومتر منتقل می‌شود. سیلندر حاوی مایع آزمایشی است و با تغییرات فشار به وسیلهٔ جریان، به جنبش می‌آید. این جنبش سیلندر را به نوسان می‌اندازد. وقتی جریان به نوسان سیلندر می‌افتد، سیلندر به دوران می‌آید. سپس داخلی سیلندر با فشاری که از جریان مایعات می‌آید، نوسان می‌کند. این نوسان می‌تواند با توجه به میزان جریان، سرعت و حجم جریان را اندازه‌گیری کند. سنسورهایی که در فلومتر قرار دارند، جنبش و نوسانات سیلندر را اندازه‌گیری می‌کنند و سپس این اطلاعات را به شکل مقادیر جریان مایع به دستگاه خواننده ارسال می‌کنند. این مقادیر معمولاً توسط الگوریتم‌های خاص به واحد‌های معمول جریان تبدیل می‌شود.
بخوانید: انواع روش های اندازه‌گیری فشار
فلومتر کوریولیس در مقابل فلومتر حرارتی
فلومتر کوریولیس امکان اندازه گیری مستقیم جریان جرم را فراهم می کند. اندازه گیری مستقیم جریان جرمی، عدم دقت ناشی از خواص فیزیکی سیالات را حذف می کند. از طرف دیگر فلومتر های حرارتی امکان اندازه گیری غیرمستقیم جریان های جرمی را فراهم می کند. به دلیل نحوه اندازه گیری، تفاوت های اساسی بین این دو نوع دستگاه وجود دارد که بر کاربردهای معمول آنها تأثیر می گذارد.
دبی جرم سنج حرارتی از ظرفیت حرارتی سیال برای اندازه گیری دبی جرمی استفاده می کند. با وجود یک بخاری و یک یا دو سنسور دما در قلب دستگاه، توان اعمال شده برای گرمایش (با یک سنسور) یا اختلاف دمای بین دو سنسور مستقیماً با دبی جرمی سیال متناسب است. دبی سنج جرمی حرارتی عمدتاً برای گازها استفاده می شود. از آنجایی که اصل کوریولیس به طور مستقیم جریان جرمی را اندازه گیری می کند، فلومتر کوریولیس را می توان هم برای گازها و هم برای مایعات استفاده کرد.
: کاربرد ها
اصولاً فلومتر کوریولیس برای بسیاری از حوزه‌ها و بخش‌های مختلف صنعتی به کار گرفته می‌شود. با توجه به اینکه تغییر وضعیت تیوب دستگاه برمبنای نوع سیال وارد شده به آنها اصلی ترین معیار ما برای اندازه گیری سیال است محدودیتی در اندازه گیری شدت جریان سیالات مختلف نداریم. اینکه این دستگاه‌ها به راحتی و به طور مستقیم شدت جریان سیال را اندازه گیری می کنند و این به ما کمک می‌کند تا شدت جریان سیالات تراکم پذیر را با استفاده از جریان سنج کوریولیس اندازه گیری کنیم. این در حالی است که در مورد سایر فلومترها ممکن است این فاکتور نتیجه آزمایش را تحت تاثیر قرار دهد.
- هواشناسی: اثر کوریولیس در تعیین جهت جریانات هوا و آب در سیاره‌ها نقش مهمی دارد. به عنوان مثال، در نیمکره شمالی، بادها به سمت راست می‌وزنند، در حالی که در نیمکره جنوبی به سمت چپ می‌وزنند.
- جریانات دریایی: اثر کوریولیس در جریانات اقیانوسی نیز تأثیرگذار است. این نیرو باعث تشکیل جریان‌های گردابی در اقیانوس‌ها می‌شود.
- حرکت اجسام در فضا: در حرکت سیاره‌ها و اجسام دیگر در فضا، اثر کوریولیس نیز ملاحظه می‌شود.
چالش‌های فلومتر کوریولیس :
مقابله با چالش‌های مرتبط با جریان‌سنج کوریولیس ممکن است شامل موارد زیر باشد:
1. دقت اندازه‌گیری: اندازه‌گیری دقیق و پایداری جریان مایع در محیط‌های با شرایط مختلفی از جمله فشار، دما، و ویسکوزیته می‌تواند یک چالش باشد.
2. تعمیر و نگهداری: فلومترهای کوریولیس دارای قطعات حساسی مانند دیافراگم و سیلندر هستند که نیاز به نگهداری منظم و تعمیرات زودهنگام دارند تا دقت و عملکرد آنها حفظ شود.
3. تأثیرات محیطی: شرایط محیطی مانند نویزهای الکتریکی، تغییرات دما و فشار، و ارتعاشات می‌توانند بر دقت و عملکرد فلومتر کوریولیس تأثیر بگذارند.
4. تعادل بین قابلیت اندازه‌گیری و قابلیت کار در شرایط مختلف: طراحی فلومتر باید توازنی بین دقت اندازه‌گیری و قابلیت کار در شرایط مختلف از جمله دما، فشار، و ترکیب مایعات داشته باشد.
5. هزینه: فلومترهای کوریولیس معمولاً هزینه‌بر هستند، بنابراین انتخاب و استفاده از آنها باید با توجه به نیازها و بودجه موجود صورت گیرد.
6. تنظیمات و تنظیمات مورد نیاز: برای انجام اندازه‌گیری دقیق، ممکن است نیاز به تنظیمات و تنظیمات مورد نیاز در فلومتر و سیستم اندازه‌گیری باشد که می‌تواند چالش‌هایی را ایجاد کند.
به طور کلی، اثر کوریولیس یکی از پدیده‌های جذاب و پیچیده در علم فیزیک است که در مختلف زمینه‌ها تأثیرگذار است. این نیرو، جهان را به چالش می‌کشد و درک آن می‌تواند به فهم بهتر از جهان اطرافمان کمک کند. مقابله با این چالش‌ها نیازمند طراحی دقیق، نگهداری منظم، و استفاده موثر از فناوری‌های پیشرفته است.
