پرستو لطيفي
کارشناس نویسنده مقاله: پرستو لطيفي
1395/03/31

به نام خدا

اندازه گیری چگالی Density

چگالی به عنوان جرم در واحد حجم تعریف می شود. چگالی نسبی اندازه ای بدون واحد است و برابر با نسبت چگالی ماده به چگالی آب در دمای استاندارد است. در واقع چگالی نشانگر این است كه جرم ماده تا چه حد متراكم شده است. مثلا ، سرب یك ماده چگال است زیرا مقدار زیادی از آن در حجم كوچكتر متراكم شده از طرف دیگر چگالی آزمایش ‌های مربوط به هوا بسیار كم است.

اندازه گیری و كنترل چگالی سیالات می تواند در فرایندهای صنعتی مهم و حیاتی باشد. اندازه گیری چگالی اطلاعات مفیدی در مورد تركیبات، غلظت شیمیایی یا مواد جامد معلق در مایع می دهد.

چگالی به روشهایی مشابه با روش های اندازه گیری سطح، اندازه گیری می شود. برخی از روشهای اندازه گیری چگالی عبارتند از:

  • فشار هیدرواستاتیك  (Hydrostatic Pressure)

    •    تشعشعی (Radiation)

    •    ارتعاشی (Vibration)

    •    فشار تفاضلی  (Differential Pressure)

    دبی سنجی های جرمی نیز قادر به اندازه گیری چگالی هستند. در ادامه روش های اندازه گیری چگالی توضیح داده می شود.

فشار هیدرواستاتیك  (Hydrostatic Pressure)

اساس این نوع اندازه گیری بر پایه ارتفاع ثابت مایع و اندازه گیری فشار تفاضلی استوار است. از آنجایی كه امكان تغییر سطح وجود دارد اساس عملكرد بر اختلاف فشار بین دو نقطه مشخص استوار است. به خاطر اینكه ارتفاع بین دو نقطه تغییر نمی كند هر تغییری در فشار به دلیل تغییر در چگالی است. فاصله بین نقاط برابر با اختلاف فشار مایع بین دو ارتفاع است.

تشعشعی (Radiation)

اندازه گیری چگالی با استفاده از تشعشع بر پایه جذب بیشتر پرتوهای گاما با افزایش چگالی نسبی مواد استوار است. عناصر اصلی چنین سیستمی شامل منبع ثابت گاما (عموما رادیم) و یك آشكارساز است. در اینجا آشكار ساز، تغییرات در شدت پرتوهای دریافتی از حجم ثابتی از مایع را به سیگنالی الكتریكی تبدیل می كند. این نوع از اندازه گیری اغلب در لای روبی كردن استفاده می شود. در جایی كه چگالی لجن، میزان موثر بودن لای روبی مخزن را مشخص می كند.

ارتعاشی (Vibration)

تضعیف شیء لرزان در سیال با افزایش چگالی سیال، بیشتر می شود. شیء لرزان به وسیله منبع انرژی خارجی می لرزد و می تواند نی یا صفحه غوطه ور باشد.

چگالی می تواند به یكی از دو روش زیر اندازه گیری شود:

1-تغییر در فركانس طبیعی لرزش هنگامی كه شیء لرزنده به صورت ثابت، انرژی دار شود.

2-تغییر در قدرت و اندازه لرزش هنگامی كه شیء لرزنده به صورت دوره ای ضربه بخورد.(مانند زنگوله)

فشار تفاضلی  (Differential Pressure)

تانكهایی با سرریزی ثابت سطح، ساده ترین راه برای اندازه گیری چگالی هستند زیرا فقط به یك فرستنده فشار تفاضلی نیاز است. این روش نیز مانند روش اندازه گیری فشار هیدرواستاتیك است، با این تفاوت كه چگالی اندازه گیری شده مربوط به فاصله بین پایه های خشك و مرطوب (H) می شود. در این حالت مهم نیست سطح سیال به چه میزان تغییر كند و فقط باید سطح مایع بالاتر از نقطه اتصال پایه مرطوب به مخزن باشد. اگرچه كاربردهایی با سطح یا فشار استاتیك متغیر نیاز به تخمین دارد.

تاثیرات دما بر چگالی

افزایش دما سبب انبساط در مایعات و در نتیجه تغییر در چگالی می شود. تمام مایعات با نرخ یكسان انبساط نمی یابند. برای اطمینان از صحت اندازه گیری، باید اندازه گیری چگالی نسبی بر اساس تاثیرات دما تصحیح شود، اگرچه عملا در بسیاری از مواقع این كار انجام نمی شود.

در كاربردهایی كه اندازه گیری دقیق چگالی نسبی خیلی مهم و حیاتی است، ممكن است دما برای حجم ثابت كنترل شود. البته می توان تصحیح لازم برای اندك تغییرات دمای اندازه گیری را در كالیبره كردن ابزار دقیق های چگالی انجام داد.

 

با تشكر



مطالب مرتبط