Método de diferencia de tiempo: principio de funcionamiento del medidor de flujo ultrasónico
Tecnología de medición ultrasónica del flujo de gas del tiempo-de-vuelo, que es una parte clave delPrincipio de funcionamiento del medidor de flujo ultrasónico, calcula la velocidad axial promedio Vz a lo largo del plano formado por el canal de sonido y el eje midiendo la diferencia en el tiempo necesario para que las ondas ultrasónicas se propaguen en las direcciones aguas abajo y aguas arriba de un medio gaseoso.
El tiempo que tardan las ondas ultrasónicas en viajar en dirección descendente y ascendente es diferente. El tiempo de bajada y el tiempo de inversión es:
Sin considerar la influencia del entorno interno de la tubería en la velocidad del sonido, la ecuación de velocidad de flujo promedio del área-es:
Vs=L / (2cosφ) · (tU - tD) / (tD · tU) (2.4)
Al medir el tiempo de tránsito de las ondas ultrasónicas aguas abajo tD y el tiempo de tránsito de las ondas ultrasónicas aguas arriba tU, se puede calcular la diferencia de tiempo entre los tiempos de tránsito de las ondas ultrasónicas aguas arriba y aguas abajo:
Δt=tU - tD (2.5)
Utilizando el método del-tiempo de tránsito, se puede medir la velocidad de flujo promedio del área-a lo largo de una ruta acústica. En función de la distribución de velocidad de diferentes rutas acústicas, se pueden utilizar los algoritmos correspondientes para calcular la velocidad promedio del flujo en toda la sección transversal-. Esta velocidad de flujo también se denomina velocidad de flujo total-promediada V.
Al medir la diferencia de tiempo entre los tiempos de tránsito de las ondas ultrasónicas aguas arriba y aguas abajo y calcular la velocidad de flujo promedio (velocidad aparente) V del fluido dentro de la tubería, este método de medición de flujo se denomina método de medición de flujo ultrasónico de tiempo de tránsito-. Los medidores de flujo que utilizan el método de medición de flujo ultrasónico de tiempo de tránsito-para medir el caudal volumétrico del fluido dentro de las tuberías se denominan medidores de flujo ultrasónicos de tiempo de tránsito-.
La relación entre la velocidad-de flujo promedio medida por el medidor de flujo ultrasónico de tiempo de tránsito-y la velocidad de flujo promedio-a granel dentro de la tubería es:
K=V/Vs (2,6)
Donde K se llama factor de corrección de velocidad. El factor de corrección de velocidad se deriva de un modelo matemático del perfil de distribución de velocidad a través de la sección de medición del medidor de flujo.
Según las condiciones del flujo de gas dentro de la tubería, se puede derivar el factor de corrección de velocidad. A partir de las ecuaciones (2.4) y (2.6), se puede obtener la velocidad total-promediada del flujo de gas dentro de la tubería:
V=KV (2,7)
Conversión a caudal volumétrico mediante la ecuación (2.7):
qv=AV (2.8)
Donde A es el área de la sección transversal-de la tubería.
Después de la compensación de presión y temperatura para el caudal volumétrico, se puede obtener el caudal másico:
qm=ρ0 · (P/P0) · (T0/T) · (1/Z) · qv (2.9)
Donde Z es el factor de compresibilidad del gas; P0 y P son los parámetros de presión en condiciones estándar y condiciones reales respectivamente; T0 y T son los valores de temperatura en condiciones estándar y condiciones reales respectivamente; ρ0 es la densidad del medio gaseoso en condiciones estándar.
Después de obtener la velocidad del flujo, se puede calcular el caudal a través de una tubería de cierto diámetro dentro de un período de tiempo determinado. El caudal F a través de la tubería en 1 hora es:
F=(3,6 × 10³ × π × V × D²) / 4=3.6 × 10³ × π × D³ × (1/tD - 1/tU) × 1/sin(2φ) (2,10)
