द्रव्यमान प्रवाह मीटर



द्रव्यमान प्रवाह मीटर, जिसे जड़त्वीय प्रवाह मीटर के रूप में भी जाना जाता है, एक ऐसा उपकरण है जो एक ट्यूब के माध्यम से यात्रा करने वाले तरल पदार्थ के द्रव्यमान प्रवाह दर को मापता है। द्रव्यमान प्रवाह दर द्रव का वह द्रव्यमान है जो समय की प्रति इकाई एक निश्चित बिंदु से आगे बढ़ता है।

द्रव्यमान प्रवाह मीटर डिवाइस के माध्यम से गुजरने वाले प्रति इकाई समय (जैसे घन मीटर प्रति सेकंड) की मात्रा को मापता नहीं है; यह उपकरण के माध्यम से बहने वाले द्रव्यमान प्रति यूनिट समय (उदाहरण के लिए किलोग्राम प्रति सेकंड) को मापता है।मात्रात्मक प्रवाह दर द्रव घनत्व से विभाजित द्रव्यमान प्रवाह दर है। यदि घनत्व स्थिर है, तो संबंध सरल है। यदि द्रव का घनत्व अलग-अलग है, तो रिश्ता आसान नहीं होता है। उदाहरण के लिए, तरल पदार्थ का घनत्व तापमान, दबाव, या संरचना के साथ बदल सकता है। द्रव चरणों का एक संयोजन भी हो सकता है जैसे कि प्रवेशित बुलबुले वाला द्रव। नियंत्रित द्रव सांद्रता पर ध्वनि वेग की निर्भरता के कारण वास्तविक घनत्व निर्धारित किया जा सकता है।

कोरिओलिस प्रवाह मीटर का संचालन सिद्धांत
कोरिओलिस प्रवाह मीटर के दो बुनियादी विन्यास हैं: घुमावदार ट्यूब प्रवाह मीटर और सीधे ट्यूब प्रवाह मीटर। यह आलेख घुमावदार ट्यूब डिज़ाइन पर चर्चा करता है।

दाईं ओर के सजीवता वास्तव में मौजूदा कोरिओलिस प्रवाह मीटर डिज़ाइन का प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं। सजीवता का उद्देश्य संचालन सिद्धांत को चित्रित करना और आवर्तन के साथ संपर्क दिखाना है।

द्रव्यमान प्रवाह मीटर के माध्यम से द्रव को पंप किया जा रहा है। जब बड़े पैमाने पर प्रवाह होता है, तो ट्यूब थोड़ा मुड़ जाती है। वह भुजा जिसके माध्यम से तरल पदार्थ घूर्णन के अक्ष से दूर बहता है, तरल पर एक बल लगाना चाहिए, ताकि उसका कोणीय संवेग बढ़ सके, इसलिए वह पीछे की ओर झुकता है। जिस हाथ से तरल पदार्थ को घूर्णन के अक्ष पर वापस धकेला जाता है, उसे द्रव के कोणीय संवेग को फिर से कम करने के लिए द्रव पर एक बल लगाना चाहिए, इसलिए वह भुजा आगे की ओर झुक जाएगी। दूसरे शब्दों में, प्रवेश भुजा (बाहर की ओर निर्देशित प्रवाह युक्त), समग्र घुमाव से पिछड़ रहा है, वह हिस्सा जो धुरी के समानांतर है, अब तिरछा है, और आउटलेट आर्म (जिसमें अंदर की ओर निर्देशित प्रवाह होता है) समग्र आवर्तन की ओर जाता है।

दाईं ओर का सजीवता दर्शाता है कि घुमावदार ट्यूब द्रव्यमान प्रवाह मीटर कैसे डिज़ाइन किए गए हैं। तरल पदार्थ दो समानांतर ट्यूबों के माध्यम से ले जाया जाता है। मापने वाले उपकरण को बाहरी कंपन के प्रति कम संवेदनशील बनाने के लिए एक एक्चुएटर (दिखाया नहीं गया) अक्ष के समानांतर वर्गों पर समान काउंटर कंपन को प्रेरित करता है। कंपन की वास्तविक आवृत्ति द्रव्यमान प्रवाह मीटर के आकार पर निर्भर करती है और 80 से 1000 हर्ट्ज तक होती है। कंपन का आयाम देखा जाने वाला बहुत छोटा है, लेकिन इसे स्पर्श से महसूस किया जा सकता है।

जब कोई द्रव प्रवाहित नहीं होता है, तो दो नलियों की गति सममित होती है, जैसा कि बाएँ एनिमेशन में दिखाया गया है। दाईं ओर का एनीमेशन दिखाता है कि द्रव्यमान प्रवाह के दौरान क्या होता है: ट्यूबों का कुछ घुमाव। घुमाव की धुरी से प्रवाह को दूर ले जाने वाली भुजा को तरल पदार्थ पर एक बल लगाना चाहिए ताकि बहते द्रव्यमान को बाहर की ओर ट्यूबों की कंपन गति (पूर्ण कोणीय गति में वृद्धि) में तेजी लाई जा सके, इसलिए यह समग्र कंपन से पिछड़ रहा है. जिस हाथ से द्रव को गति के अक्ष की ओर पीछे धकेला जाता है, उसे द्रव की पूर्ण कोणीय गति (कोणीय संवेग) को फिर से कम करने के लिए द्रव पर एक बल लगाना चाहिए, इसलिए वह भुजा समग्र कंपन का नेतृत्व करती है।

इनलेट आर्म और आउटलेट आर्म समग्र कंपन के समान आवृत्ति के साथ कंपन करते हैं, लेकिन जब द्रव्यमान प्रवाह होता है तो दो कंपन सिंक से बाहर हो जाते हैं: इनलेट आर्म पीछे होता है, और आउटलेट आर्म आगे होता है। दो कंपन एक दूसरे के संबंध में चरण में स्थानांतरित हो जाते हैं, और चरण बदलाव की डिग्री ट्यूबों और लाइन के माध्यम से बहने वाले द्रव्यमान की मात्रा का एक उपाय है।

घनत्व और आयतन माप
यू-आकार के कोरिओलिस प्रवाह मीटर का द्रव्यमान प्रवाह निम्न द्वारा दिया जाता है:

$$Q_m=\frac{ K_u -I_u\omega^2 }{2Kd^2}\tau$$

जहाँ Ku ट्यूब की तापमान-निर्भर कठोरता है, K आकार-निर्भर कारक है, d चौड़ाई है, τ समय अंतराल है, ω कंपन आवृत्ति है, और Iu ट्यूब की जड़ता है। चूंकि ट्यूब की जड़ता इसकी सामग्री पर निर्भर करती है, सटीक द्रव्यमान प्रवाह दर की गणना के लिए द्रव घनत्व का ज्ञान आवश्यक है।

यदि नियमावली अंशांकन पर्याप्त होने के लिए घनत्व बहुत बार बदलता है, तो कोरिओलिस प्रवाह मीटर को घनत्व को मापने के लिए भी अनुकूलित किया जा सकता है। प्रवाह नलियों की प्राकृतिक कंपन आवृत्ति ट्यूब के संयुक्त द्रव्यमान और उसमें निहित तरल पदार्थ पर निर्भर करती है। ट्यूब को गति में सेट करके और प्राकृतिक आवृत्ति को मापकर, ट्यूब में निहित तरल पदार्थ के द्रव्यमान को घटाया जा सकता है। द्रव्यमान को ट्यूब के ज्ञात आयतन पर विभाजित करने से हमें द्रव का घनत्व मिलता है।

एक तात्कालिक घनत्व माप घनत्व के साथ बड़े पैमाने पर प्रवाह को विभाजित करके मात्रा प्रति समय प्रवाह की गणना की अनुमति देता है।

अंशांकन
जन प्रवाह और घनत्व माप दोनों ट्यूब के कंपन पर निर्भर करते हैं। प्रवाह नलियों की कठोरता में परिवर्तन से अंशांकन प्रभावित होता है।

तापमान और दबाव में बदलाव से ट्यूब की कठोरता में बदलाव आएगा, लेकिन इनकी भरपाई दबाव और तापमान शून्य और स्पैन क्षतिपूर्ति कारकों के माध्यम से की जा सकती है।

ट्यूब कठोरता पर अतिरिक्त प्रभाव समय के साथ प्रवाह ट्यूबों के क्षरण के कारण अंशांकन कारक में बदलाव का कारण बनेंगे। इन प्रभावों में पीटिंग, क्रैकिंग, कोटिंग, अपरदन या जंग सम्मिलित हैं। इन परिवर्तनों के लिए गतिशील रूप से क्षतिपूर्ति करना संभव नहीं है, लेकिन नियमित मीटर अंशांकन या सत्यापन जांच के माध्यम से प्रभावों की निगरानी के प्रयास किए जा सकते हैं। यदि कोई परिवर्तन हुआ माना जाता है लेकिन स्वीकार्य माना जाता है, तो निरंतर सटीक माप सुनिश्चित करने के लिए मौजूदा अंशांकन कारक में ऑफ़सेट जोड़ा जा सकता है।

यह भी देखें

 * कॉरिओलिस प्रभाव
 * प्रवाह की माप
 * गैसपार्ड-गुस्ताव कोरिओलिस
 * दोलनशील यू-ट्यूब

बाहरी संबंध

 * Lecture slides on flow measurement, University of Minnesota