Đo mức bằng phương pháp đo lực đẩy (displacer)

ĐO MỨC BẰNG
CÁCH ĐO LỰC
ĐẨY


Nguyên lý


Phương pháp đo mức thông qua việc đo lực
đẩy chất lỏng lên phao hình trụ tròn chạy trong
chất lỏng.


Nguyên lý




Phương pháp đo mức thông qua việc đo lực
đẩy chất lỏng lên phao hình trụ tròn chạy trong
chất lỏng.
Một phao hình trụ tròn có chiều dài bằng phạm
vi đo mức chuyển động trong chất lỏng có lực
nâng phụ thuộc vào chiều cao chất lỏng điền
đầy.


Nguyên lý


Nguyên lý





Nếu bể chứa có ít chất lỏng dưới mức nối với
ống nối thì phao treo tự do và trọng lượng của
nó là tải trọng của quả nặng, lực cân bằng lúc
này bằng 0.
Nếu có chất lỏng thì phao sẽ bị đẩy lên phía
trên với lực đẩy:
Fđ = 9,81.A.h.ρ
Với trọng lượng phao: Gp = 9,81m


Nguyên lý



Lực tác dụng lên quả nặng lúc cân bằng:
9,81.m – 9,81.A.h.ρ = F
Trong đó: m là khối lượng phao (kg hoặc g)
A là diện tích tiết diện ngang của
phao (cm2).
h là chiều sâu của phao chìm trong
chất lỏng (cm).
ρ là khoi luong rieng của chất lỏng
kg/dm3.


Nguyên lý





Từ công thức trên ta thấy lực nâng phao tỷ lệ
với chiều cao của chất lỏng và được sử dụng là
tín hiệu ra của bộ biến đổi.
Phao chìm phải nặng hơn chất lỏng để khi mức
chất lỏng đầy bể chứa nó không nổi nhưng
không nặng hơn trọng lượng chất lỏng mà
phao chiếm chỗ.


Nguyên lý





Để loại bỏ ảnh hưởng của nhiệt độ của bể và
bình đo thì chiều cao của phao phải nằm dưới
ống nối. Lực đẩy phao:
F = hp.γp = hB.γB
Trong đó:
hp,ρp là chiều cao và tỉ trọng
phao.
hB, ρB là chiều cao và tỉ trọng
chất lỏng.

VÍ DỤ




Trọng lượng riêng của chất lỏng trong bồn là
57,3 (lb/ft3), đường kính của quả nặng
(displacer) là 3 in, và chiều dài của quả nặng là
24 in. Tính lực nâng của chất lỏng tác dụng lên
quả nặng khi phao chìm hoàn toàn trong chất
lỏng?
Trả lời:
- Tỉ trọng của chất lỏng:
γ = 57,3 (lb/ft3). 1/123 (ft3/in3)= 0.0332 (ft3/in3)


VÍ DỤ


Thể tích của displacer:
V = π r2 l = π (1,5 in)2 (24 in) = 169,6 in3
Fp = γ.V = 0,0332 . 169,6 = 5,63 lb


CẤU TẠO


CẤU TẠO

ĐO MẶT PHÂN CÁCH


Phao nhúng chìm ở bể chứa phải vượt qua lớp
chất lỏng nhẹ.


ĐO MẶT PHÂN CÁCH









Lực tác dụng lên displacer là tổng lực tác dụng
của hai chất lỏng:
Fp = γ1V1 + γ2V2
Với V = π r2l ta có:
Fp = π r2(ρ1l1 + ρ2l2)
Lực tác dụng tại điểm thấp nhất là khi l1 = 0 và
l2 = L (chiều dài của displacer):
Fp (LRV) = π r2 γ2L


ĐO MẶT PHÂN CÁCH





Lực tác dụng lên điểm cao nhất khi l2 = 0 và l1
= L ta có:
Fp (URV) = π r2 γ1L
Lực đẩy giữa LRV và URV được tính theo %


VÍ DỤ ĐO MẶT PHÂN CÁCH






Đo mặt phân cách của 2 chất lỏng có mật độ tỉ
đối 0,85 và 1,1. Displacer có chiều dài là 30 in
và đường kính displacer là 2,75 in, trong luong
riêng của displacer là 62,4 lb/ft3.
Trả lời:
Trong lượng riêng của chất 1 là:
γ1 = 62,4 . 0,85 = 53 lb/ft3 = 0,0307 lb/in3.


VÍ DỤ ĐO MẶT PHÂN CÁCH






Trong lượng riêng của chất lỏng 2 là:
γ2 = 62,4 . 1,1 = 68,6 lb/ft3 = 0,0397 lb/in3.
Lực tác dụng khi chỉ có toàn bộ chất lỏng 1
chiếm chỗ:
Fp1 (LRV) = π (1,375 in)2 . (0,0307 lb/in3) . 30
in = 5,47 lb


VÍ DỤ ĐO MẶT PHÂN CÁCH




Lực tác dụng khi chỉ có toàn bộ chất lỏng 2
chiếm chỗ:
Fp1 (URV) = π (1,375 in)2 . (0,0397 lb/in3) . 30
in = 7,08 lb


VÍ DỤ ĐO MẶT PHÂN CÁCH


Ta có bảng kết quả sau:
Mức Mặt Phân Cách
(in)
0
7,5
15

22,5
30

Lực Nâng (lb)
5,47
5,87
6,27
6,68
7,08