Гидростатические плотномеры

Принцип действия гидростатических плотномеров основан на том, что давление р жидкости на расстоянии Н от ее поверхности определяется выражением

Р = ρgH (1)

где ρ – плотность жидкости;

g – ускорение свободного падения.

Из формулы (1) следует, что двоение столба жидкости постоянной высоты Н является меры плотности жидкости.

В плотномерах этого типа давление столба жидкости обычно измеряют косвенно непрерывным продуванием через жидкость инертного газа (воздуха), давление которого пропорционально давлению столба жидкости (пьезометрические плотномеры). Такой метод измерения давления столба жидкости позволяет легко передавать показания на расстояние. Инертный газ выбирают в зависимости от свойств жидкости, плотность которой измеряют.

Расход продуваемого инертного газа должен быть небольшим и постоянным, так как колебания расхода могут вызвать дополнительную погрешность измерения.

Обычно измеряют разность давлений двух столбов жидкости разной высоты (дифференциальный метод). Это позволяет исключать влияние на точность измерения колебаний уровня исследуемой жидкости.

Из формулы (1)

р₁ – р₂ = ρg(Н₁ – Н₂) (2)

где р₁ и р₂ – давление столбов жидкости;

Н₁ и Н₂ – высота соответствующих столбов жидкости.

В пьезометрическом дифференциальном двухжидкостном плотномере с непрерывной продувкой инертного газа (рис.1.) исследуемая жидкость непрерывно протекает через сосуд 1, в котором поддерживается постоянный уровень. Сосуд 6 постоянного уровня заполнен эталонной (сравнительной) жидкостью с известной плотностью. Инертный газ по трубке 2 проходит через слой исследуемой жидкости постоянной высоты и выходит из прибора. Тот же инертный газ по трубке 5 проходит через слой постоянной высоты эталонной жидкости, затем по дополнительной трубке 3 через небольшой слой исследуемой жидкости и уходит изприбора. При известных глубинах погружения пьезометрических трубок и известной плотности эталонной жидкости показания дифференциального манометра 4 являются мерой плотности исследуемой жидкости.

Согласно формуле (2) показания дифманометра

Δp = h₁ρ – (h₂ ρ + h₀ ρ₀)g = (hρ – h₀ ρ₀)g (3)

Эталонную жидкость подбирают с плотностью, равной плотности исследуемой жидкости. При этом условии и при условии, что h₀ = h, разность давлений Δр = 0; тогда плотность исследуемой жидкости минимальна. Разность давлений достигнет максимального значения при максимально возможной плотности исследуемой жидкости.