Metoda diferențelor de timp – principiul de funcționare a debitmetrului cu ultrasunete
Tehnologia de măsurare a debitului de gaz cu ultrasunete a timpului-de-zbor, care este o parte cheie aPrincipiul de funcționare al debitmetrului cu ultrasunete, calculează viteza medie axială Vz de-a lungul planului format de canalul sonor și axă prin măsurarea diferenței de timp necesar pentru propagarea undelor ultrasonice în direcțiile aval și amonte ale unui mediu gazos.
Timpul necesar pentru a călători undele ultrasonice în direcțiile în aval și în amonte este diferit. Timpul în aval și timpul de inversare este:
Fără a lua în considerare influența mediului intern al conductei asupra vitezei sunetului, ecuația vitezei de curgere cu suprafață{0}}medie este:
Vs=L / (2cosφ) · (tU - tD) / (tD · tU) (2,4)
Măsurând timpul de tranzit al undelor ultrasonice în aval tD și timpul de tranzit al undelor ultrasonice în amonte tU, diferența de timp dintre timpii de tranzit al undelor ultrasonice în amonte și în aval poate fi calculată:
Δt=tU - tD (2,5)
Folosind metoda-timpului de tranzit, poate fi măsurată viteza medie a curgerii-ariei de-a lungul unei căi acustice. Pe baza distribuției vitezei diferitelor căi acustice, algoritmii corespunzători pot fi utilizați pentru a calcula viteza medie a curgerii pe toată secțiunea transversală-. Această viteză a curgerii se mai numește și viteza medie a curgerii în vrac-V.
Măsurând diferența de timp dintre timpii de tranzit al undelor ultrasonice în amonte și în aval și calculând viteza medie de curgere (viteza în vrac) V a fluidului din interiorul conductei, această metodă de măsurare a debitului se numește metoda de măsurare a debitului cu ultrasunete{0}}timp de tranzit. Debitmetrele care utilizează metoda de măsurare a debitului cu ultrasunete în timp de tranzit-pentru a măsura debitul volumetric al fluidului din interiorul conductelor se numesc debitmetre cu ultrasunete-timp de tranzit.
Relația dintre traseul-viteza medie de curgere măsurată de debitmetrul cu ultrasunete-timp de tranzit și viteza medie de curgere-vrac în interiorul conductei este:
K=V / Vs (2,6)
Unde K se numește factor de corecție a vitezei. Factorul de corecție a vitezei este derivat dintr-un model matematic de profil de distribuție a vitezei prin secțiunea de măsurare a debitmetrului.
Pe baza condițiilor de curgere a gazului în interiorul conductei, poate fi derivat factorul de corecție a vitezei. Din ecuațiile (2.4) și (2.6), se poate obține viteza medie a fluxului de gaz în vrac-în interiorul conductei:
V=KV (2,7)
Conversia la debitul volumetric prin ecuația (2.7):
qv=AV (2,8)
Unde A este aria-secțiunii transversale a conductei.
După compensarea presiunii și temperaturii pentru debitul volumetric, debitul masic poate fi obținut:
qm=ρ0 · (P / P0) · (T0 / T) · (1 / Z) · qv (2,9)
Unde Z este factorul de compresibilitate a gazului; P0 și P sunt parametrii de presiune în condiții standard și, respectiv, în condiții reale; T0 și T sunt valorile temperaturii în condiții standard și, respectiv, în condiții reale; ρ0 este densitatea mediului gazos în condiții standard.
După obținerea vitezei de curgere, se poate calcula debitul printr-o țeavă de un anumit diametru într-o anumită perioadă de timp. Debitul F prin conductă în decurs de 1 oră este:
F=(3,6 × 10³ × π × V × D²) / 4=3.6 × 10³ × π × D³ × (1/tD - 1/tU) × 1/sin(2φ) (2,10)
