Đo lường nhiệt - Chương 5

ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 5 - 109 -

CHƯƠNG 5 : ĐO MứC CAO CủA MÔI CHấT

Trong thực tế thờng phải đo mức cao của mặt phân giới nhiên liệu thể nớc hoặc
nhiên liệu thể rắn ở dạng hạt, để biết đợc rõ số lợng trong bình chứa nhằm bảo
đảm kế hoạch sản xuất...
Tùy theo phơng pháp đo và cấu tạo của đồng hồ mà có thể chia dụng cụ đo mức
cao thành nhiều loại khác nhau.
Có các phơng pháp để đo mức cao chủ yếu nh:
- Phơng pháp cơ khí (dùng phao).
- Phơng pháp bằng thủy tinh (bình thông nhau).
- Phơng pháp cột áp (đo hiệu áp giữa bình cần đo và bình chuẩn nào đó).
- Phơng pháp khí nén (sử dụng áp suất của chất khí khác để thổi vào bình cần
đo).
Ngoài ra còn có các phơng pháp gián tiếp khác nh phơng pháp dùng nồng độ
phóng xạ và phơng pháp điện dung.

5.1. ĐO MứC CAO CủA MÔI CHấT BằNG PHƯƠNG PHáP TIếP XúC
5.1.1. Phơng pháp cơ khí
Phao thả nổi trên mặt chất nớc nên vị trí của phao phản ánh mức cao của chất
nớc. Đây là một trong những dụng cụ đo đơn giản nhất và cũng đợc sử dụng
sớm nhất.

min
max
- Trờng hợp bình không có áp lực: loại
này là loại đơn giản nhất.
- Khi bình có áp lực : Ta cũn
g dùng phao
dùng cho bình có áp suất sai số đo cần
giảm đến mức tối thiếu do có lực ma sát.
Nguyên lý làm việc: Phao thờng làm
bằn
g kim loại rỗng, khi mức chất lỏng
thay đổi thì lực tác dụng lên cánh tay đòn
tạo thành mômen và có cơ cấu truyền tín
hiệu ra n
goài (đó là một ống thành mỏng
chịu xoắn), tín hiệu đó có thể là điện
hoặc khí nén.
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 5 - 110 -


5.1.2. Phơng pháp đo mức kiểu thủy tinh

r : độ chênh mức chất lỏng trung gian ban đầu
Trờng hợp đầu :
Nhánh trái :
b
H
o
+ H
o
+ r
t

Nhánh phải : (H
o
+ H + r )
o

ot
bo
o
Hr




= .

Độ trên áp tơng ứng :

grP
ot
).(

=

Với loại nà
y nhờ ống thủy tinh trong
suốt nên nhìn rõ đợc mức nớc và
thấy đợc trực tiếp số đo do mức chất
nớc chỉ trên thớc chia độ. Đồng hồ
này thờng đợc gọi là ống thủy đo
mức. ống thủy làm bằng ống thủy tinh
thì chỉ chịu đợc áp suất thấp, còn nếu
dùng 2 tấm kim loại kẹp giữa 1 hoặc 2
tấm thủ

y tinh thì chịu áp lực cao hơn.
Nếu bình khôn
g chịu áp lực thì ta chỉ
dùng 1 ống thông ra ngoài .
- Do có chênh nhiệt độ nên h H nên
gây sai số.
Trờng hợp bình có chịu áp lực
=>
ghgH
ob
....

=

H
H
h
o
b
o
b




==
.

Trờng hợp cần đo mức nớc ở những
bình cao hoặc xa thì ta

phải đa tín
hiệu đến nơi làm việc.
min
max

b
H


ọ

h

ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 5 - 111 -

Vậy ta chọn
t
sao cho độ sai lệch nhỏ nhất.

Trờng hợp thứ 2 :
ootobbohb
hrHHhrhHhHH

).()2().()(. +++=++++
Thay r trên vào và h
b
= h (điều kiện phải thỏa mãn).

2
2
hbo
t


+
=
phụ thuộc nhiệt độ môi chất
Điều kiện : Dù cho môi chất trong bình thay đổi nhiệt độ thì
t
phải giữ 1 giá trị
xác định thì phép đo mới chính xác.
Thay ống chữ U bằng áp kế một ống thẳng
tơng tự ta có :


t
obh

f
F
f
F
=
+






+
+
1
1

Trờng hợp f << F
=++

tobh

Đây là điều thực tế dùng để chọn
t


b
0

ọ

0
h
b
H
H
o
0
r

ọ
0
h
h

b

h

t

t
H
o
Hr

b

t
F

ọ
f
h
r
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 5 - 112 -

Thực tế ta dùng Tetracluêtylen :

t
= 1623 kg/m
3


5.1.3. Phơng pháp đo dùng áp kế
Để đo mức chất lỏng ngời ta dùng áp kế vi sai (hiệu áp kế) khắc độ theo đơn vị
chiều dài khi đo mức trong bình có áp ngời ta đặt thêm các bình cân bằng để tiện
lợi cho việc tính toán.

Để giảm sai số đo ngời ta
dùng sơ đồ đo có bình cân
bằng chất lỏng trong đó không
ngừng đốt nóng bởi hơi và
nhiệt độ chất lỏng xem bằng
nhiệt độ trong buồng đo, mực
nớc trong ống nhỏ và bình
bằng nhau :

bo

sai
lệch do nhiệt 0
Sơ đồ nối áp kế vào hệ thống
đo.
óỳn aùp kóỳ
Bỗnh

cỏn
bũng
Hồi
Tờn hióỷu õi
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 5 - 113 -




Nếu không cho môi chất trực tiếp vào đồng hồ ta dùng thiết bị khí nén :













bằng cách này sai số đo tăng lên

5.1.4. Phơng pháp đo mức dùng khí nén
Trờng hợp không dùng đợc các loại khác :

Tờn hióỷu õi
Tióỳt lổu
Khờ neùn

t
Px
H

b
D
h