Плотномер

редактировать

A Плотномер, также известный как плотномер, - это устройство, которое измеряет плотность. Плотность обычно обозначается как $ρ {\ displaystyle \ rho}$ $\ rho$ или $D {\ displaystyle D}$ $D$ . Обычно плотность выражается в единицах $кг / м 3 {\ displaystyle кг / м ^ {3}}$ ${\ displaystyle кг / м ^ {3}}$ или $фунт / фут 3 {\ displaystyle фунт / фут ^ {3}. }$ ${\ displaystyle фунт / фут ^ {3}}$ . Самый простой принцип расчета плотности - это формула:

ρ = m V {\ displaystyle \ rho = {\ frac {m} {V}}}

{\ displaystyle \ rho = {\ frac {m} {V}}}

Где:

ρ {\ displaystyle \ rho}

\ rho

= плотность образца.

m {\ displaystyle m}

m

= масса образца.

V {\ displaystyle V}

V

= объем пробы.

Многие плотномеры могут измерять как влажную, так и сухую часть пробы. Влажная часть включает плотность всех жидкостей, присутствующих в образце. Сухие твердые вещества включают только плотность твердых веществ, присутствующих в образце.

Плотномер не измеряет удельный вес образца напрямую. Однако удельный вес можно определить с помощью плотномера. Удельный вес определяется как плотность образца по сравнению с плотностью эталона. Контрольная плотность обычно соответствует плотности воды. Удельный вес определяется по следующему уравнению:

SG s = ρ s ρ r {\ displaystyle SG_ {s} = {\ frac {\ rho _ {s}} {\ rho _ {r}}}}

{\ displaystyle SG_ {s} = {\ frac {\ rho _ {s}} {\ rho _ {r}}}}

Где:

SG s {\ displaystyle SG_ {s}}

{\ displaystyle SG_ {s} }

= удельный вес образца.

ρ s {\ displaystyle \ rho _ {s}}

\ rho_s

= плотность образца, который необходимо измерить.

ρ r {\ displaystyle \ rho _ {r}}

{\ displaystyle \ rho _ {r}}

= плотность стандартного материала (обычно воды).

Плотномеры бывают разных видов. Разные типы включают: ядерный, кориолисовый, ультразвуковой, микроволновый и гравитационный. Каждый тип измеряет плотность по-своему. У каждого вида есть свои достоинства и недостатки.

Плотномеры находят множество применений в различных частях различных отраслей промышленности. Плотномеры используются для измерения шламов, шламов и других жидкостей, протекающих по трубопроводу. Такие отрасли, как горнодобывающая промышленность, дноуглубительные работы, очистка сточных вод, бумага, нефть и газ - все они используют плотномеры в различных точках во время соответствующих процессов.

Содержание

1 Различные типы плотномеров
- 1.1 Устройство для определения характеристик процесса
- 1.2 Кориолисовое
- 1.3 Ядерное
- 1.4 Микроволновое
- 1.5 Ультразвуковое
2 Компенсации
- 2.1 Температура
- 2.2 Давление
- 2.3 Вибрация
- 2.4 Повреждение
3 Справочные документы

Плотномеры различных типов

Устройство для определения характеристик процесса

Устройства для определения характеристик процесса работают по принципу силы тяжести для расчета плотности образца. Гибкий шланг используется для определения изменения веса. Используя принцип отклонения балки от двух неподвижных концов, можно рассчитать вес. Увеличение веса приводит к большему прогибу. Уменьшение веса приводит к меньшему прогибу. Объем внутри шланга никогда не меняется. Поскольку объем постоянен, а вес известен, плотность легко вычисляется на основе этой информации.

Смещение измеряется с помощью высокоточного лазера смещения. Отклонения в микронной шкале можно определить с помощью плотномера. На этой шкале видны незначительные изменения веса.

Весь объем измеряется гравиметрическими методами. Это означает, что размер выборки - это весь объем того, что необходимо измерить.

Устройства для определения характеристик процесса чаще всего используются для расчета плотности сыпучих и влажных суспензий, однако они также могут отслеживать различные характеристики процесса, такие как температура и массовый расход. Устройства для определения характеристик процесса используют минимум теории, что делает их наиболее точным выбором в зависимости от области применения. Используя уравнение $ρ = m V {\ displaystyle \ rho = {\ frac {m} {V}}}$ ${\ displaystyle \ rho = {\ frac {m} {V}}}$ , объем известен, как только мы найдем массу, мы сможем найти плотность.

Кориолисовы

Кориолисовы плотномеры, также известные как массовые расходомеры или инерционные расходомеры, работают по принципу вибрации для измерения фазовых сдвигов при вибрации изогнутой тонкостенной трубки. Гнутая тонкостенная трубка вращается вокруг центральной оси. Когда в гнутом участке нет массы, трубка остается раскрученной. Однако, когда плотность внутри изогнутой секции увеличивается, часть входящего потока изогнутой трубы увлекается за выходящей частью. Это скручивание вызывает фазовые сдвиги, которые приводят к изменению резонансной частоты тонкостенной трубки. Следовательно, на резонансную частоту напрямую влияет плотность. Среда с более высокой плотностью вызывает более сильный эффект Кориолиса, если объемный расход постоянен. Текущие среды вызывают частоту и фазовый сдвиг изогнутой трубы, которые пропорциональны массовому расходу пробы.

Кориолисовы расходомеры измеряют массовый расход системы. Они не измеряют объемный расход. Однако объемный расход может быть выведен из измерения массового расхода. Эти измерения ограничиваются небольшими диаметрами расходомерных трубок. Однако этот метод измерения обеспечивает высокую точность и повторяемость. Измерители Кориолиса также имеют быстрое время отклика.

Измерители Кориолиса необходимо калибровать по температуре и давлению. Нулевые точки для этих значений используются для калибровки системы. Калибровка расходомеров Кориолиса во время использования невозможна. Разница диапазона используется, чтобы увидеть, как изменились температура и давление.

Ядерная

работают по принципу измерения гамма-излучения. Гамма-излучение исходит от источника. Этим источником обычно является цезий-137 (период полураспада: ~ 30 лет). Излучение наблюдается сцинтилляционным устройством. Излучение превращается в вспышки света. Подсчитывается количество вспышек света. Излучение, поглощаемое массой, сцинтиллятор не видит. Следовательно, плотность среды обратно пропорциональна излучению, улавливаемому и видимому сцинтиллятором.

Ядерные плотномеры ограничены областью действия, видимой пучком гамма-излучения. Размер образца представляет собой одиночный тонкий столбец с небольшой продольной длиной.

Ядерному оборудованию необходим сертифицированный и лицензированный персонал для работы с приборами.

Микроволновые датчики

Микроволновые плотномеры имеют различные способы измерения содержания твердых частиц в образце. Все микроволновые измерители измеряют микроволны, но некоторые используют другие методы, такие как измерение изменения скорости распространения микроволн, уменьшения амплитуды, времени пролета, разности одиночных фаз или двойного фазового сдвига. Каждый метод имеет определенную точность.

В некоторых микроволновых измерителях используется керамический зонд, который вставляется непосредственно в образец. Это позволяет измерителю иметь прямой контакт с исследуемым образцом. Однако это ограничивает типы шламов и шламов, которые могут течь по трубопроводу. Абразивные суспензии с частицами могут повредить сенсорный зонд.

Микроволновые измерители также ограничиваются жидкостями с неизменной диэлектрической проницаемостью. Процент твердых частиц в суспензии влияет на диэлектрическую проницаемость всего образца. Как правило, содержание твердых частиц более 20% приводит к большим ошибкам. Подобные несоответствия случаются и с трубами большого диаметра.

Микроволновые измерители очень хорошо обнаруживают растворенные твердые частицы. Однородные растворы легко увидеть с помощью микроволновых приборов. Это делает их подходящими для приложений, где раствор является однородным и неабразивным.

Ультразвуковые

Ультразвуковые плотномеры работают на различных принципах для расчета плотности. Одним из методов является принцип времени прохождения (также известный как принцип времени полета). При использовании этого метода в трубу обычно устанавливают датчик, который имеет ультразвуковой передатчик и ультразвуковой приемник в одной конструкции. Ультразвуковой плотномер рассчитывает скорость звука, используя известное расстояние между передатчиком и приемником и измеренное время прохождения. Теперь измерительный прибор может рассчитать плотность, так как она зависит от скорости звука.

Другой используемый метод - это метод ослабления звука. Этот метод измеряет количество различных сигналов с определенными амплитудами. Плотность среды, протекающей по трубе, влияет на сигнал, передаваемый по трубе. Это изменяет силу сигнала, вызывая более слабый сигнал и меньшую амплитуду.

Другой метод, который используется в ультразвуковых измерителях, - это метод среднего значения энергии огибающей. Этот метод основан не только на амплитуде сигнала, но и на форме сигнала. Эти пакеты информации называются конвертами.

Доплеровские ультразвуковые измерители измеряют поток суспензии, когда концентрация твердых частиц в суспензии превышает 100 частей на миллион, а взвешенные частицы имеют диаметр более 100 микрон. Однако метод Доплера работает только при концентрациях твердых веществ менее 10%.

Компенсации

Температура

Температура влияет на плотность жидкости. В большинстве случаев повышение температуры свидетельствует об уменьшении плотности носителя. Это указывает на то, что температура и плотность обратно пропорциональны друг другу. Температура влияет и на сами счетчики. Массовые расходомеры имеют разные резонансные частоты при разных температурах.

Давление

Давление изменяет жесткость трубки массового расхода. Давление влияет на жесткость гравиметрических счетчиков.

Вибрация

Вибрация от шума завода может быть отфильтрована. Вибрация проявляется в микроволновых, ультразвуковых, гравиметрических и кориолисовых измерителях. Вибрация вызывает накопление ошибок в счетчиках этих типов

Повреждение

В расходомерах Кориолиса предусмотрена компенсация питтинга, растрескивания, образования отложений, эрозии и коррозии. Эти повреждения влияют на то, как трубка резонирует. Эти изменения влияют на базовый уровень. Компенсации не могут производиться динамически. Эти повреждения обычно вызывают смещения, которые могут быть добавлены к существующим коэффициентам калибровки, что гарантирует получение согласованных показаний.

Ссылки