Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Питомою вагою речовини називають фізичну величину, яка визначається відношенням ваги G речовини до зайнятого нею об'єму. Питома вага і густина пов'язані співвідношенням
Густиною речовини називають фізичну величину, яка визначається відношенням маси m речовини до зайнятого нею об'єму
Відносна густина рідини - відношення її густини при t=20C до густини дистильованої води при t=4C.
Відносна густина газу - відношення її густини до густини сухого повітря, взятих при нормальних умовах (293,15 К, 760 мм рт. ст. (101325Па)).
Густина зменшується із збільшенням температури. Густина газу збільшується із збільшенням тиску, густина рідин майже не змінюється.
Розрізняють густиноміри (денситометри) вагові, поплавкові, гідроаеростатичні, гідрогазодинамічні, радіоізотопні, акустичні , вібраційні та ін.
Їх принцип дії полягає у неперервному зважуванні постійного об'єму досліджуваної рідини в деякій ємкості або в трубопроводі. Тобто у відповідності з виразом (12.1) густина визначається через питому вагу.
Найбільш поширеним є густиномір, схема якого подана на рис. 12.1,а. Чутливим елементом густиноміра служить U-подібна трубка 7, виготовлена з нержавіючої сталі з’єднана через тягу 3 з коромислом 4. Кінці трубки 7 через сильфони 2 з'єднані з нерухомими патрубками 1, через які подається досліджувана рідина. Наявність сильфонів 2 дозволяє трубці 7 повертатися навколо осі 0-0. При збільшенні густини рідини збільшується маса трубки з рідиною, що через коромисло 4 передається до перетворювача 5, вихідний сигнал Свих якого пропорційний зміні густини досліджуваної рідини. Противага 6 закріплена на коромислі 4 і призначена для зрівноваження момену сил, який створюється трубкою 7 з рідиною при вибраній нижній границі вимірювання густини. Пристрій 8 призначений для введення поправки на зміну температури досліджуваної рідини. Діапазон вимірювання (0,5…2,5) г/см3, клас точності 1…1,5.
Принцип дії базується на вимірюванні виштовхувальної сили, яка діє на занурений в досліджувану рідину поплавок.
На рис. 12.1 б показана схема поплавкового густиноміра з частково зануреним поплавком 2, який розміщений в ємкості 1 з рідиною. За рахунок переливу в ємності підтримується постійний рівень через збірник 3. При зміні густини змінюється ступінь занурення поплавка в ємність. Положення рівноваги досягається при рівності сил
де m - маса поплавка і стиржня,
l - довжина стиржня, зануреного в рідину,
S - площа поперечного січення стиржня.
Глибина занурення стрижня визначається з (12.3) і записується виразом:
де А - постійна величина, яка враховує поверхневий натяг рідини.
Отже, довжина стиржня, а значить і сигнал диференціального трансформатора 5 однозначно пов'язані з густиною рідини.
Діапазон вимірювання (0,005…0,01)г/см3, похибка =(1,5-3)%
На рис. 12.1,в показана схема поплавкового густиноміра з повністю зануреним поплавком (ареометр постійного об'єму).
Поплавок 2 розміщений в камері 1, через яку перекачується рідина. Зміна виштовхувальної сили, яка діє на поплавок, пропорційна зміні густини рідини.
Герметичність виводу коромисла 3 забезпечується сильфоном 4. Момент на коромислі 3 створюється виштовхувальною силою при зміні густини. Мінімальний момент, який відповідає нижній границі вимірювання, зрівноважується моментом, який створюється противагою 5. У перетворювачі 6 механічне переміщення коромисла перетворюється в уніфікований пневматичний або електричний сигнал Свих.
Діапазон вимірювання від 0,5 до 1,2 г/см3. Клас точності – близький до1.
Принцип дії полягає на залежності тиску р стовпа Н аналізованої рідини або газу від густини цих середовищ, що записується формулою:
На рис.12.2 а наведена схема гідростатичного густиноміра рідини.
Досліджувана рідина неперервно перекачується через камеру 1, в якій на опорній платі 9 розміщені вимірювальні сильфони 2 і 4. Сильфон 3 служить для температурної компенсації. Різниця зусиль, які діють на сильфони 2 і 4 внаслідок різного гідростатичного тиску створює на вимірювальному коромислі 8 обертовий момент, який через коромисло 7 передається до перетворювача 5. Мембрана 6 забезпечує герметичний вивід коромисла 7. Сильфони 3, 4 через технологічні штуцери заповнені спеціальною рідиною. Діапазон вимірювання (0,05…0,5) г/см3, клас точності 1.
Схема газостатичного (п’єзометричного) густиноміра, принцип дії якого полягає на вимірюванні гідростатичного тиску шляхом продування стисненого газу, показана на рис. 12.2,б.
Вимірювання здійснюється шляхом продування стисненого повітря від регулятора витрати через дроселі 3, 4 і трубки 1, 2 в досліджувану рідину. Тиск газу в трубках 1 і 2 визначається гідростатичним тиском стовпців рідини висотою Н1 і Н2. Різниця тисків в трубках вимірюється дифманометром 6 і є пропорційною густині контрольованої рідини:
Рисунок 12.2 – Схеми гідро- і газостатичних густиномірів.
Принцип дії полягає на наданні потоку досліджуваної рідини чи газу додаткової кінетичної енергії і вимірюваннні параметрів, які характеризують виникаючі при цьому ефекти. На рис.12.3 показана спрощена схема газодинамічного густиноміра газу.
В густиномірі потоку досліджуваного газу, який протікає через камеру 2 надається кінетична енергія турбінкою 3, яка приводиться в рух синхронним двигуном 1. Потік газу поступає до турбінки 4 і створює на ній за рахунок кінетичної енергії обертовий момент М
де - частота обертання турбінки 2;
k - постійний коефіцієнт;
- густина рідини.
Цей момент зрівноважується моментом, який створюється на осі 8 пружиною 5. Кут повороту осі 8 і стрілки 6 пропорційний значенню густини. При допомозі перетворювача 7 кут повороту перетворюється в уніфікований сигнал. Клас точності – (0,5…1,5) (в залежності від діапазону вимірювання).
Принцип дії полягає на залежності параметрів пружних коливань, які надаються або камері з досліджуваною рідиною або тілу, яке в ній розміщене, від густини цієї речовини. Як правило, параметром пружних коливань є частота власних коливань резонатора, який знаходиться в режимі автоколивань. Резонатори виконують у вигляді трубки, пластини, струни, камертону. Частота власних коливань f резонатора заповненого або розміщеного в досліджуваній речовині, описується виразом:
де k - константа, яка залежить від конструкції резонатора;
f0 - частота коливань резонатора при початковому значенню густини.
На рис. 12.4 показана схема протічного вібраційнго густиноміра рідин. Рідина подається в трубки 1 і 2 паралельно (резонатор), які встановлені в сильфонах 6 і скріплені перетинками 8. Сильфони 6 розташовані в опорах 5. Вказані трубки 1,2, котушка 3, яка сприймає коливання трубок резонатора, котушка збудження 4 і електронний підсилювач 10 складають електромеханічний генератор, частота коливань якого визначається густиною досліджуваної рідини. Вихідний сигнал підсилювача 10 у вигляді частоти вводиться в коректуючий пристрій 9 з під’єднаними до нього термоопорами 7, 11 для введення корекції по температурі. Діапазон вимірювання (690…105)кг/м3, абсолютна похибка 1,5кг/м3.
Рисунок 12.3 – Схема газодинамічного густиноміра.
Рисунок 12.4 – Схема вібраційного густиноміра рідин.
Принцип дії виконистовує зміну поглинання гамма-випромінювання радіоактивного джерела при проходжені променів через рідину в залежності від зміни густини цієї рідини. Інтенсивність випромінювання визначається за формулою:
де І0 - початкова інтенсивність при х=0,
0 - коефіцієнт послаблення -променів,
х - товщина шару рідини;
- густина рідини.
Джерело монтується на трубопроводі, а навпроти з другого боку - приймач і підсилювач сигналу. Далі цей сигнал безпосередньо вимірюється вторинним приладом. Є серійні густиноміри, в яких гама-промені від додаткового джерела проходять через компенсаційний клин попадають на допоміжний приймач. Потім різниця сигналів з обох перетворювачів підсилюється, подається на двигун, який зв'язаний з клином і вторинним приладом. В залежності від величини і знаку різниці сигналів з перетворювачів реверсивний двигун переміщує клин до тих пір, поки різниця сигналів не стане рівною нулю. Переміщення клина, з яким зв'язана стрілка 12 шкали приладу, пропорційна зміні густини рідини.