Phương pháp chênh lệch thời gian – nguyên lý làm việc của máy đo lưu lượng siêu âm
Công nghệ đo lưu lượng khí siêu âm thời gian-của chuyến bay là một phần quan trọng củanguyên lý làm việc của máy đo lưu lượng siêu âm, tính vận tốc trung bình dọc trục Vz dọc theo mặt phẳng được tạo bởi kênh âm thanh và trục bằng cách đo sự chênh lệch về thời gian cần thiết để sóng siêu âm truyền theo hướng xuôi dòng và ngược dòng của môi trường khí.
Thời gian để sóng siêu âm truyền theo hướng ngược dòng và xuôi dòng là khác nhau. Thời gian xuôi dòng và thời gian ngược dòng là:
Nếu không xem xét ảnh hưởng của môi trường bên trong đường ống đến vận tốc âm thanh, phương trình vận tốc dòng chảy trung bình-diện tích là:
Vs=L / (2cosφ) · (tU - tD) / (tD · tU) (2.4)
Bằng cách đo thời gian truyền sóng siêu âm xuôi dòng tD và thời gian truyền sóng siêu âm ngược dòng tU, có thể tính được chênh lệch thời gian giữa thời gian truyền sóng siêu âm ngược dòng và xuôi dòng:
Δt=tU - tD (2.5)
Bằng cách sử dụng phương pháp-thời gian vận chuyển, có thể đo được tốc độ dòng chảy trung bình-của khu vực dọc theo một đường dẫn âm thanh. Dựa trên sự phân bố vận tốc của các đường truyền âm khác nhau, có thể sử dụng thuật toán tương ứng để tính toán tốc độ dòng chảy trung bình trên toàn bộ mặt cắt ngang. Vận tốc dòng chảy này còn được gọi là vận tốc dòng chảy trung bình-số lượng lớn V.
Bằng cách đo chênh lệch thời gian giữa thời gian truyền sóng siêu âm ngược dòng và xuôi dòng cũng như tính toán tốc độ dòng chảy trung bình (vận tốc khối) V của chất lỏng bên trong đường ống, phương pháp đo lưu lượng này được gọi là phương pháp đo lưu lượng siêu âm thời gian truyền qua. Đồng hồ đo lưu lượng sử dụng phương pháp đo lưu lượng siêu âm thời gian vận chuyển-để đo tốc độ dòng thể tích của chất lỏng bên trong đường ống được gọi là đồng hồ đo lưu lượng siêu âm thời gian vận chuyển-.
Mối quan hệ giữa đường dẫn-tốc độ dòng chảy trung bình được đo bằng máy đo lưu lượng siêu âm-thời gian vận chuyển và tốc độ dòng chảy trung bình-của khối bên trong đường ống là:
K=V / Vs (2.6)
Trong đó K được gọi là hệ số hiệu chỉnh vận tốc. Hệ số hiệu chỉnh vận tốc được lấy từ mô hình toán học biên dạng phân bố vận tốc thông qua phần đo của đồng hồ đo lưu lượng.
Dựa trên các điều kiện dòng khí bên trong đường ống, có thể rút ra hệ số hiệu chỉnh vận tốc. Từ các phương trình (2.4) và (2.6), có thể tính được-tốc độ dòng khí trung bình bên trong đường ống:
V=KV (2.7)
Chuyển đổi sang lưu lượng thể tích thông qua phương trình (2.7):
qv=AV (2.8)
Trong đó A là diện tích mặt cắt ngang của ống.
Sau khi bù áp suất và nhiệt độ cho tốc độ dòng thể tích, tốc độ dòng khối có thể đạt được:
qm=ρ0 · (P / P0) · (T0 / T) · (1 / Z) · qv (2.9)
Z là hệ số nén của khí; P0 và P lần lượt là các thông số áp suất ở điều kiện tiêu chuẩn và điều kiện thực tế; T0 và T lần lượt là các giá trị nhiệt độ ở điều kiện tiêu chuẩn và điều kiện thực tế; ρ0 là mật độ của môi trường khí ở điều kiện tiêu chuẩn.
Sau khi thu được vận tốc dòng chảy, có thể tính được tốc độ dòng chảy qua một đường ống có đường kính nhất định trong một khoảng thời gian nhất định. Lưu lượng F qua ống trong 1 giờ là:
F=(3,6 × 10³ × π × V × D²) / 4=3.6 × 10³ × π × D³ × (1/tD - 1/tU) × 1/sin(2φ) (2.10)
