Método de diferença de tempo – princípio de funcionamento do medidor de vazão ultrassônico
Tecnologia de medição de fluxo de gás ultrassônico-de-tempo de voo, que é uma parte fundamental doprincípio de funcionamento do medidor de vazão ultrassônico, calcula a velocidade média axial Vz ao longo do plano formado pelo canal de som e pelo eixo medindo a diferença no tempo necessário para que as ondas ultrassônicas se propaguem nas direções a jusante e a montante de um meio gasoso.
O tempo que as ondas ultrassônicas levam para viajar nas direções a jusante e a montante é diferente. O tempo downstream e o tempo de reversão são:
Sem considerar a influência do ambiente interno do tubo na velocidade do som, a equação da velocidade média do fluxo-da área é:
Vs=L / (2cosφ) · (tU - tD) / (tD · tU) (2.4)
Medindo o tempo de trânsito da onda ultrassônica a jusante tD e o tempo de trânsito da onda ultrassônica a montante tU, a diferença de tempo entre os tempos de trânsito da onda ultrassônica a montante e a jusante pode ser calculada:
Δt=tU - tD (2,5)
Usando o método-de tempo de trânsito, a velocidade média-do fluxo da área ao longo de um caminho acústico pode ser medida. Com base na distribuição de velocidade de diferentes caminhos acústicos, algoritmos correspondentes podem ser usados para calcular a velocidade média do fluxo em toda a seção-transversal. Essa velocidade de fluxo também é chamada de velocidade média de fluxo V.
Medindo a diferença de tempo entre os tempos de trânsito das ondas ultrassônicas a montante e a jusante e calculando a velocidade média do fluxo (velocidade aparente) V do fluido dentro do tubo, esse método de medição de vazão é chamado de método de medição de vazão ultrassônica em tempo de trânsito. Os medidores de vazão que usam o método de medição de vazão ultrassônico-de tempo de trânsito para medir a vazão volumétrica do fluido dentro dos tubos são chamados de medidores de vazão ultrassônicos-de tempo de trânsito.
A relação entre a velocidade média do fluxo-do caminho medida pelo medidor de vazão ultrassônico-de tempo de trânsito e a velocidade média-do fluxo dentro do tubo é:
K=V / Vs (2,6)
Onde K é chamado de fator de correção de velocidade. O fator de correção de velocidade é derivado de um modelo matemático do perfil de distribuição de velocidade através da seção de medição do medidor de vazão.
Com base nas condições de fluxo de gás dentro do tubo, o fator de correção de velocidade pode ser derivado. A partir das equações (2.4) e (2.6), a velocidade média-do fluxo de gás dentro do tubo pode ser obtida:
V=KVs (2,7)
Convertendo para vazão volumétrica através da equação (2.7):
qv=AV (2,8)
Onde A é a área da seção-transversal do tubo.
Após compensação de pressão e temperatura para vazão volumétrica, a vazão mássica pode ser obtida:
qm=ρ0 · (P/P0) · (T0/T) · (1/Z) · qv (2.9)
Onde Z é o fator de compressibilidade do gás; P0 e P são os parâmetros de pressão sob condições padrão e condições reais, respectivamente; T0 e T são os valores de temperatura sob condições padrão e condições reais, respectivamente; ρ0 é a densidade do meio gasoso em condições padrão.
Depois de obter a velocidade do fluxo, a vazão através de um tubo de determinado diâmetro dentro de um determinado período de tempo pode ser calculada. A taxa de fluxo F através do tubo dentro de 1 hora é:
F=(3,6 × 10³ × π × V × D²) / 4=3.6 × 10³ × π × D³ × (1/tD - 1/tU) × 1/sin(2φ) (2,10)
