П'єзометричні рівнеміри: призначення, принцип дії, устрій, область застосування.
Рівнеміри, у яких вимірювання гідростатичного тиску здійснюється шляхом вимірювання тиску газу, який прокачується по трубці, зануреної на фіксовану глибину в рідину, що заповнює резервуар, називають п'єзометричними. Схема п'єзометричного, рівнеміра наведена на рис.4Д П'єзометрична трубка 1 розміщується в апараті, у якому вимірюється рівень. Газ надходить у трубку через дросель 2, який обмежує величину витрати. Для вимірювання витрати газу служить стаканчик 3 (витрата за допомогою стаканчика визначається по числу пухирців, які пробулькують через рідину, що заповнює його, за одиницю часу), а тиск підтримується постійним за допомогою стабілізатора тиску 4. Тиск газу після дроселя виміряється дифманометром 5 і служить мірою рівня.
При подачі газу тиск у п'єзометричній трубці поступово підвищується доти, поки зазначений тиск не стане рівним тиску стовпа рідини висотою К. Коли тиск у трубці стане рівним гідростатичному тиску, з нижнього відкритого кінця трубки починає виходити газ. Витрату підбирають такою, щоб газ залишав трубку у вигляді окремих пухирців (приблизно один пухирець у секунду).
При більшій витраті тиск, вимірюваний дифманометром, може бути трохи більшим, ніж гідростатичний, через додаткове падіння тиску, що виникає за рахунок тертя газу об стінки трубки при його проходженні. При дуже малій витраті газу збільшується інерційність вимірювання. Обоє фактора можуть збільшити похибку вимірювання рівня.
П'єзометричні рівнеміри дозволяють вимірювати рівень у широких межах (від декількох десятків сантиметрів до 10...15 м). При використанні для вимірювання тиску в п'єзометричній трубці дифманометра з уніфікованим вихідним сигналом мають відносну наведену похибку ±(1,0.1,5)%.
Точність вимірювання рівня п'єзометричними рівнемірами може бути істотно збільшена, якщо за засіб вимірювання гідростатичного тиску використати автоматичний цифровий манометр дискретно-безперервної дії.
Завдяки простоті реалізації на базі п'єзометричних рівнемірів, оснащених цифровими манометрами дискретно-безперервної дії, розроблені вагоміри. Визначення маси рідини в резервуарі за показниками п'єзометричного рівнеміра
Буйковий перетворювач рівня рідини типу УБ-Е: призначення, принцип дії, область застосування, устрій.
Буйковий перетворювач рівня рідини типу УБ-П: призначення, принцип дії, область застосування, устрій.
Буйкові засоби вимірювання рівня
Схема буйкового пневматичного рівнеміра
В основу роботи буйкових рівнемірів покладене фізичне явище, яке описується законом Архімеда. Чутливим елементом у цих рівнемірах є циліндричний буй, виготовлений з матеріалу із густиною, більшою за густину рідини. Буй перебуває у вертикальному положенні і частково занурений у рідину. При зміні рівня рідини в апараті маса буя в рідині змінюється пропорційно зміні рівня. Перетворення ваги буя в сигнал вимірювальної інформації здійснюється за допомогою уніфікованих перетворювачів «сила—тиск» і «сила—струм». Відповідно до виду використовуваного перетворювача сили розрізняють пневматичні та електричні буйкові рівнеміри. Схема буйкового пневматичного рівнеміра наведена на рис. Рівнемір працює в такий спосіб. Коли рівень рідини в апараті дорівнює початковому h0 (в окремому випадку h0 може дорівнювати 0), вимірювальний важіль 2 перебуває в рівновазі, тому що момент М1, створюваний вагою буя G, зрівноважується моментом М2, створюваним противагою N. Коли рівень рідини стає більшим h0, частина буя занурюється в рідину, при цьому вага буя зменшується, а отже, зменшується і момент М1, створюваний буєм на важелі 2. Внаслідок того, що М2 стає більшим М1, важіль 2 повертається навколо точки 0 за годинниковою стрілкою і прикриває заслінкою 7 сопло 8. Тому тиск у лінії сопла збільшується. Цей тиск надходить у пневматичний підсилювач 10, вихідний сигнал якого є вихідним сигналом рівнеміра. Цей самий сигнал одночасно посилається в сильфон негативного зворотного зв'язку 5. Під дією тиску Рвих виникає сила R, момент М3 якої збігається за напрямком з моментом М1, тобто дія сили R спрямована на відновлення рівноваги важеля 2. Рух вимірювальної системи перетворювача відбувається до того часу, доти сума моментів всіх сил, що діють на важіль 2, не стане дорівнювати 0. Крім розглянутої модифікації пневматичних рівнемірів, випускаються рівнеміри, оснащені уніфікованим перетворювачем «сила—тиск». Верхні межі вимірювання рівнеміра з уніфікованим електричним сигналом обмежені значеннями 0,02-16 м. Буйкові засоби вимірювання рівня застосовуються при температурі робочого середовища від -40 до +400°С і тиску робочого середовища до 16 МПа. Класи точності буйкових рівнемірів 1,0 і 1,5.
Фізична суть поняття рН.
Потенціометричний метод вимірювання рН водних розчинів, рівняння Нернста.
Ви можете отримати поняття про:
Електродні потенціали і залежність їх концентрації, Окислювально-відновні електроди, Електрохімічні комірки.
Принцип:
Рівняння Нернста описує, як електричний потенціал електрода при взаємодії з іонами розчину залежить від концентрації (або, точніше, активності) цих іонів. Справедливість даного рівняння можна перевірити експериментально за допомогою електрохімічної комірки, утвореної інертним індикаторним електродом, з'єднаним з контрольним електродом. Зміна іонного складу розчину електроліту дозволяє простежити за зміною потенціалу індикаторного електрода і електрорушійної сили комірки.
Устрій вимірювального скляного електроду рН-метру, його принцип дії. Призначення електроду, вимоги до нього.
.1.1Назначеніе вироби
рН-метр зі скляним електродом призначений для вимірювання показника активності іонів водню (pH), температури водних розчинів і електрорушійної сили (ЕРС).
Область застосування pH-метра - на підприємствах теплоенергетики, хімічної, металургійної, фармацевтичної промисловості і для використання в сільському господарстві, в біології та інших галузях промисловості.
1.1.2 Принцип роботи рН-метра
В основу роботи рН-метра покладено потенціометричний метод вимірювання рН контрольованого розчину.
Електродна система при зануренні в контрольований розчин розвиває ЕРС, лінійно залежить від значення рН. Сигнал (ЕРС) з електродної системи і сигнал з датчика температури подаються на блок перетворювальний, в якому сигнали посилюються, пре-утворюються в цифрову форму.
Виміряне значення ЕРС електродної системи в рН-метрі перераховується в значення рН з урахуванням температури аналізованого розчину, тобто виконується автоматична термокомпенсация, яка компенсує тільки зміна ЕРС електродної системи.
Особливості вимірювання ЕРС електродної системи рН-метра Схема вимірювання зі статичною компенсацією.
Газоаналізатори: призначення, принципи вимірювання складу газових сумішей.
Газоаналізатор (рос. газоанализатор, англ. gas analyser, gas alarm, gas indicator, нім. Gasanalysator, Gasprüfer) — прилад для визначення якісного і кількісного складу сумішей газів. Робота газоаналізатора основана на вимірюванні фізичних, фізико-хімічних характеристик газової суміші або її окремих компонентів.
На підприємствах вугільної промисловості застосовують газоаналізатори: автоматичні стаціонарні, автоматичні, напівавтоматичні та інтерферометричні переносні.
Автоматичні стаціонарні, автоматичні і напівавтоматичні переносні газоаналізатори призначені для безперервного автоматичного визначення вмісту метану в шахтній атмосфері, забезпечення при концентраціях метану 0,5-4 % звукової і світлової сигналізації, а також автоматичного відключення електроенергії при гранично допустимій концентрації метану, безперервної передачі інформації про вміст метану в межах 0-2 % і реєстрації її на поверхні шахти.
Шахтний інтерферометр ШИ-11
Переносні інтерферометричні газоаналізатори застосовують для роздільного визначення концентрації метану і вуглекислого газу безпосередньо в гірничих виробках шахт при концентрації цих газів 0-6 %. За допомогою переносних газоаналізаторів експрес-методом контролюється концентрація в повітрі двоокису вуглецю, оксиду вуглецю, оксидів азоту, сірчистого газу і сірководню, а також хлору, аміаку, парів бензину, бензолу, ацетону, парів етилового ефіру, вуглеводнів нафти, толуолу, ксилолу і т. д.
На підприємствах нафтової і газової промисловості для контролю повітряного середовища на вміст горючих і токсичних домішок на робочих місцях (а також на бурових майданчиках), під час ремонтних робіт (в середині різних ємностей, апаратів) використовують переносні газоаналізатори, які ґрунтуються на термокаталітичному (ПГФ-2М1 і ін.) і калориметричному (УГ-2) принципах дії. Газоаналізатори першої групи використовують для визначення концентрації горючих газів і парів у повітрі в межах від 2,5 до 80 мг/л, в перерахунку на бензин Б-70. Прилад ПГФ-2М1 використовується в основному для встановлення ступеня вибухобезпечності горючих домішок у повітрі. Для визначення вмісту парів бензину і легких нафтопродуктів у повітрі в межах допустимих санітарних норм використовується газоаналізатор УГ-2.
Автоматичний контроль і реєстрація вмісту метану під час буріння свердловин (з використанням бурових розчинів і газоподібних агентів) здійснюються установкою АУСГ; при виникненні небезпечних концентрацій метану (в точках його відбирання на аналіз) подається світловий і звуковий сигнали.
Термомагнітні газоаналізатори: призначення, принцип дії. Схема газоаналізатора з кільцевою вимірювальною камерою. Недоліки одномостової схеми вимірювання.
Двомостова компенсаційна вимірювальна схема термомагнітного газоаналізатора: устрій, принцип дії, переваги над одномостовою схемою.
Класифікація засобів вимірювання густини рідини: одиниці вимірювання, класифікація методів вимірювання.
Ареометр — прибор для измерения плотности жидкостей, принцип работы которого основан на Законе Архимеда. Считается, что ареометр изобрела Гипатия.
Обычно представляет собой стеклянную трубку, нижняя часть которой при калибровке заполняется дробью или ртутью для достижения необходимой массы. В верхней, узкой части находится шкала, которая проградуирована в значениях плотности раствора или концентрации растворенного вещества. Плотность раствора равняется отношению массы ареометра к объему, на который он погружается в жидкость. Соответственно, различают ареометры постоянного объёма и ареометры постоянной массы[1].
Для измерения плотности жидкости ареометром постоянной массы сухой и чистый ареометр помещают в сосуд с этой жидкостью так, чтобы он свободно плавал в нем. Значения плотности считывают по шкале ареометра, по нижнему краю мениска.
Для измерения ареометром постоянного объёма изменяют его массу, достигая его погружения до определённой метки. Плотность определяется по массе груза (например, гирек) и объёму вытесненной жидкости.
Для практического применения ареометр градуируют в концентрации растворенного вещества, например:
Спиртомер - в процентах алкоголя для измерения крепости напитка;
Лактометр - в процентах жира для определения качества молока;
Солемер - для измерения солености раствора;
Сахаромер - при определении концентрации растворенного сахара;
Так как плотность жидкостей сильно зависит от температуры, измерения концентрации должны проводиться при строго определенной температуре, для чего ареометр иногда снабжают термометром.
Пневмометричні густиноміри: призначення, принцип дії, устрій, и від рівняння густиноміра.
Перетворювач густини рідини сильфонний. ПЖС-П: призначення, принцип дії, устрій, область застосування.
Ваговий перетворювач густини: призначення, принцип дії, устрій, область застосування.
Рефрактометри: призначення, принцип дії. функціональна схема автоматичного рефрактометра.
Рефрактометрия (от лат. refractus - преломленный и греч. metreo - измеряю) - это метод исследования веществ, основанный на определении показателя (коэффициента) преломления (рефракции) и некоторых его функций. Рефрактометрия (рефрактометрический метод) применяется для идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико-химических параметров веществ. Показатель преломления n представляет собой отношение скоростей света в граничащих средах. Для жидкостей и твердых тел n обычно определяют относительно воздуха, а для газов - относительно вакуума. Значения n зависят от длины волны λ света и температуры, которые указывают соответственно в подстрочном и надстрочном индексах. Например, показатель преломления при 20 °C для D-линии спектра натрия (λ = 589 нм) - . Часто используют также линии спектра водорода С (λ = 656 нм) и F (λ = 486 нм). В случае газов необходимо также учитывать зависимость n от давления (указывать его или приводить данные к нормальному давлению).
В идеальных системах (образующихся без изменения объема и поляризуемости компонентов) зависимость показателя преломления от состава близка к линейной, если состав выражен в объемных долях (процентах)
n=n1V1+n2V2 ,
где n, n1 ,n2 - показатели преломления смеси и компонентов, V1 и V2 - объемные доли компонентов (V1 + V2 = 1).
Для рефрактометрии растворов в широких диапазонах концентраций пользуются таблицами или эмпирическими формулами, важнейшие из которых (для растворов сахарозы, этанола и др.) утверждаются международными соглашениями и лежат в основе построения шкал специализированных рефрактометров для анализа промышленной и сельскохозяйственной продукции.
Зависимость показателя преломления водных растворов некоторых веществ от концентрации:
Влияние температуры на показатель преломления определяется двумя факторами: изменением количества частиц жидкости в единице объема и зависимостью поляризуемости молекул от температуры. Второй фактор становится существенным лишь при очень большом изменении температуры.
Температурный коэффициент показателя преломления пропорционален температурному коэффициенту плотности. Поскольку все жидкости при нагревании расширяются, то их показатели преломления уменьшаются при повышении температуры. Температурный коэффициент зависит от величины температуры жидкости, но в небольших температурных интервалах может считаться постоянным.
Для подавляющего большинства жидкостей температурный коэффициент лежит в узких пределах от –0,0004 до –0,0006 1/град. Важным исключением является вода и разбавленные водные растворы (–0,0001), глицерин (–0,0002), гликоль (–0,00026).
Линейная экстраполяция показателя преломления допустима на небольшие разности температур (10 – 20 °C). Точное определение показателя преломления в широких температурных интервалах производится по эмпирическим формулам вида: nt=n0+at+bt2+…
Давление влияет на показатель преломления жидкостей значительно меньше, чем температура. При изменении давления на 1 атм. изменение n составляет для воды 1,48·10−5, для спирта 3,95·10−5, для бензола 4,8·10−5. То есть изменение температуры на 1 °C влияет на показатель преломления жидкости примерно также, как изменение давления на 10 атм.
Обычно n жидких и твердых тел рефрактометрией определяют с точностью до 0,0001 на рефрактометрах, в которых измеряют предельные углы полного внутреннего отражения. Наиболее распространены рефрактометры Аббе с призменными блоками и компенсаторами дисперсии, позволяющие определять в "белом" свете по шкале или цифровому индикатору. Максимальная точность абсолютных измерений (10·10−10) достигается на гониометрах с помощью методов отклонения лучей призмой из исследуемого материала. Для измерения n газов наиболее удобны интерференционные методы. Интерферометры используют также для точного (до 10 ·10−7) определения разностей n растворов. Для этой же цели служат дифференциальные рефрактометры, основанные на отклонении лучей системой двух-трех полых призм.
Автоматические рефрактометры для непрерывной регистрации n в потоках жидкостей используют на производствах при контроле технологических процессов и автоматическом управлении ими, а также в лабораториях для контроля ректификации и как универсальные детекторы жидкостных хроматографов.
Рефрактометрия, выполняющаяся с помощью рефрактометров, является одним из распространённых методов идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико-химических параметров веществ.
Рефрактометры применяются в:
Химической промышленности:
Определение концентрации в растворах или процессах ректификации или регенерация растворителя
Кислоты (серная кислота, соляная кислота, уксусная кислота и т.п.)
Растворимые соли металлов (хлориды, фосфаты, сульфаты и т.п.)
Органические растворители:
Спирты, гликоли
Амины, такие как MEA, DEA, EDA
Пирролидоны, например, N-метил-пирролидон (NMP)
Фунгициды и удобрения, например, мочевино-аммониевый нитрат (UAN)
Контроль степени полимеризации в процессах производства пластмассы и синтетической смолы
Измерение концентрации водной смеси коллоидной кремниевой кислоты
Производстве волокна и текстильной промышленности:
Контроль концентрации прядильных растворов:
DMAC (диметилацетамид)
DMF (диметилформамид)
Измерение концентрации растворов капролактама (исходное вещество для производства полиамидов)
Поликарбонаты
Прядильный раствор из целлюлозы
Пищевой промышленности и производстве напитков, биохимической промышленности:
Свеклосахарное и тростниково-сахарное производство
Непрерывное измерение сахаристости для регулирования работы нагревателя сахара
Непрерывное измерение сахаристости в безалкогольных напитках и сладостях
Непрерывное измерение исходного холодного сусла при производстве пива
Измерение свежеотжатого винного сусла (°Öchsle)
Анализ пива (измерение содержания алкоголя, сусла и исходного сусла) в сочетании с измерением плотности
Непрерывное измерение паст и густых веществ: сахарного сиропа, мелассы, меда, джема, винного сусла, пюре)
Продукты из молочной сыворотки: измерение содержания сухих веществ по ареометру Брикса, лактозы, управление технологическим процессом
Пектин