Tajriba ishi №3 Mavzu: Sarfni va sathni

Gidrostatik sath o‘lchagichlari
Gidrostatik sath o‘lchagichlari ochiq idish hamda bosim ostidagi idishlarda turli suyuqliklar (jumladan, agressiv, tez kristallanuvchi va qovushoq moddalar) sathni o‘lchashda ishlatiladi. Gidrostatik sath o‘lchagichlarda suyuqlik sathni o‘lchash suyuqlik ustuni hosil qiladigan bosimni o‘lchash bilan amalga oshiriladi, ya’ni
P=H∙ρ∙g , (3.35)
bu erda R — suyuqlik ustuni hosil qilgan bosim, Pa; N — suyuqlik sathi; m; r- suyuqlik zichligi, kg/m³; g — og‘irlik kuchi tezlanishi, m/s².
(3.35) tenglama bosimni o‘lchash asosida ishlaydigan sath o‘lchagichlari qurish mumkinligini ko‘rsatadi.
Suyuqlikning gidrostatik bosimini difmanometr yordamida o‘lchaydigan gidrostatik sath o‘lchagichlar difmanometrik sath o‘lchagichlar deb ataladi.
Suyuqlikning gidrostatik bosimini havo bosimiga o‘zgartiruvchi gidrostatik sath o‘lchagich pezometrik sath o‘lchagich deb ataladi.
Difmanometr bilan ochiq va yopiq idishlardagi suyuqliklar sathni, ya’ni bosim ostidagi, atmosfera yoki siyraklanish sharoitidagi suyuqliklar sathini o‘lchash mumkin. Bunday asboblarning ishlash prinsipi ikki suyuqlik ustunining gidrostatik bosimlar farqini o‘lchashga, ya’ni idishdagi suyuqlik sathiga bog‘liq bo‘lgan o‘zgaruvchan suyuqlik ustuni bosimini va solishtirish o‘lchovi vazifasini bajaruvchi doimiy ustun bo‘yicha bosimlar farqini o‘lchashga asoslangan. 3.16-rasmda ochiq idishdagi suyuqlik sathni difmanometr bilan o‘lchash sxemasi ko‘rsatilgan. 1 difmanometrning ikkala impulsli naychasi nazorat suyuqlik (agar u agressiv bo‘lmasa) bilan to‘ldiriladi. Difmanometr sezgir elementiga ta’sir etadigan R₁ va R₂ bosimlar farqini o‘lchaydi. SHu bosimlar uchun (3.35) tenglamaga mos ravishda quyidagi ifodalarni yozish mumkin:
P₁=(H+h₁)∙ρ₁∙g;
P₂=h₂∙ρ₂∙g. (3.36)
SHunday qilib, difmanometr idish 2 dagi nazorat qilinadigan suyuqlik sath N orqali ifodalanadigan bosimlar farqini o‘lchaydi:
∆P=P₁-P₂=(H+h₁)∙ρ₁∙g-h₂∙ρ₂∙g. (3.37)
Agar ikkala impulsli naychadagi suyuklik zichligi r₁ va r₂ bir xil bo‘lsa va h₁ = h₂ bo‘lsa, u holda
∆P=H∙ρ∙g , (3.38)
bu erda,
ρ=ρ₁₌ρ_2.
(3.37) va (3.38) lardan ko‘rinadiki, difmanometrik sath o‘lchagichining ko‘rsatishi nazorat qilinayotgan muhitning zichligi o‘zgarishi bilan o‘zgaradi. Agar impulsli naychalarda va zichliklar ayirmasi mavjud bo‘lsa, kursatishlarda ham xatolik paydo bo‘ladi (shu xatolikni yo‘qotish uchun impulsli naychalar yonma-yon yotqaziladi). Nihoyat, (3.38) ifoda «manfiy» impul’sli naychada («—» belgi bilan belgilangan) suyuqlik sathi nazorat qilinayotgan sath N o‘zgarishi bilan o‘zgarmagan holdagina o‘rinli.
Buni ta’minlash uchun shu impulsli naychada muvozanatlashtiruvchi idish 3 o‘rnatiladi. Idish va impulsli naycha sath o‘lchagich shkalasining boshlang‘ich belgisi deb qabul qilingan 00 sathigacha suyuqlik bilan to‘ldiriladi.
3.17-rasmda bosim ostida (berk idishlarda) suyuqlik sathini difmanometr bilan o‘lchash sxemasi ko‘rsatilgan. Muvozanatlashtiruvchi idish 4 idishning havoli (bug‘li) bo‘shlig‘i 3 ga ulanadi va maksimal sathda o‘rnatiladi. Impulsli naycha 2 idishning suyuqlikli bo‘shlig‘iga bevosita ulanadi. Difmanometr 1 bilan o‘lchanadigan bosimlar farqi ∆R uchun ifoda difmanometrning musbatli R₁ va manfiyli R₂ kameralarida hosil qilinadigan bosimlar opqali osongina topilishi mumkin:
P₁=(h+h₀)∙ρ₁∙g , (3.39)
bu erda, ρ₁ — muvozanatlashtiruvchi idish va impulsli naycha 5 dagi suyuqlik zichligi. R₂ bosim idishdagi zichligi ρ₂ bo‘lgan suyuklik ustunining gidrostatik bosimi impulsli naycha 2 dagi zichligi ρ₁ bo‘lgan suyuklik ustuni h₀ va balandligi h — N va zichligi ρ bo‘lgan idishdagi havo (bug‘) ustuni gidrostatik bosimlari yig‘indisidan iborat:
P₂=h₀ρ₁∙g+Hρ₁g+(h-H)ρ∙g. (3.40)
SHunday qilib, difmanometrga ta’sir etadigan bosimlar farqi ∆P quyidagi ifoda bilan topiladi:
∆P=P₁-P₂=[hρ₁-Hρ₂-(h-H)ρ]∙g=[h(ρ₁ - ρ)-H(ρ₂-ρ)]∙g (3.41)
(3.41) ifodadan ko‘rinib turibdiki, sath o‘lchagich ko‘rsatishi h ning joriy qiymatigagina emas, suyuqlik zichligiga ρ₁ va bug‘ zichligi ρ ga ham bog‘liq, ular esa o‘z navbatida idishdagi muhitning harorati va bosimiga bog‘lik. Shuning uchun difmanometr- sath o‘lchagichning shkalasini hisoblash idishdagi ishchi bosimi bo‘ycha hisoblanadi. Bu erda,n tashqari, o‘lchash natijasiga impulsli naychadagi-suyuqlik zichligi ρ₁ ning o‘zgarishi ta’sir etadi, chunki bu erda, balandligi h bo‘lgan ustunning va impulsli naycha 5 ning gidrostatik bosimi o‘zgardi, shu bilan bir vaqtda R₁ bosim o‘zgarmas bo‘lib qolishi lozim. Bu atrof muhit harorati yoki idishdagi muhit harorati o‘zgarganda sodir bo‘ladi.
Sathni difmanometrlar bilan o‘lchash usuli qator afzalliklarga ega: sath o‘lchagichlar mustahkam, montaj qilish oddiy va ishonchli ishlaydi. Ammo ularda bitta jiddiy kamchilik bor: difmanometrlarning sezgir elementi nazorat qilinuvchi muhitga bevosita tegib turadi. Agressiv muhitlarning sathni o‘lchashda bu yo difmanometrlar uchun maxsus materialdan foydalanishni taqozo qiladi yoki difmanometrga aktiv muhit kirib qolishdan, masalan, impuls naychalariga ajratish qurilmalarini ulash, impulsli naychalarni toza suv bilan yuvish va hokazodan saqlaydigan difmanometrlarni ulash sxemalarini qo‘llanishni taqozo qiladi.
Bu kamchilikdan gidrostatik sath o‘lchagichlardan bir turi — pezometrik sath o‘lchagichlar mustasnodir.
Pezometrik sath o‘lchagichning prinsipial sxemasi 3.18-rasmda keltirilgan. Bu asboblar zichligi o‘zgarmas suyuqlik ustunining bosimini o‘lchashga mo‘ljallangan. Suyuqlik ustunining bosimi uning balandligiga mutanosib ravishda o‘zgaradi. Pezometrik sath o‘lchagichlar turli xil: agressiv, agressiv bo‘lmagan va qovushqoqligi katta bœlgan suyuqliklarni ochiq yoki berk idishlardagi suyuqliklar sathini o‘lchashda qo‘llaniladi. Suyuqlik solingan idishga pezometrik naycha 1 tushiriladi va uning ustki tomoni manometr 4 bilan parallel qilib havo yoki inert gazi manbaiga ulanadi. Unda havoning sarfi drossel 3 bilan cheklanib, rotametr 2 yordamida nazorat qilib turiladi.
Idishdagi suyuqlik sathining berilgan N balandligida pezometrik naychadan suyuqlik orqali chiqadigan havo pufakchalarining har sekundda bittadan chiqishi ta’minlangan bo‘lishi kerak.
Suyuqlik sathi ortsa, naychadagi bosim ortadi, undan chiqadigan pufakchalar soni kamayadi, suyuqlik sathi kamaysa, naychadan chiqadigan pufakchalar soni ortadi. Bosimning bunday o‘zgarishini manometr 4 o‘lchaydi, manometr shkalasi suyuqlik sathiga muvofiq darajalangan bo‘ladi.
Suyuqlik sath tizimda barqarorlangan bosim bo‘yicha topiladi:
P-P_x=H∙ρ∙g, (3.42)
bu erda,n
,
bu erda, R_x — idishda suyuqliklar ustidagi bosim, R — Rx bosim manometr 4 bilan topiladi.
Suyuqlik sathni o‘lchashda ma’lum sharoitlarda statik elektr toki paydo bo‘lishi mumkin. SHuning uchun tez alangalanuvchi va portlash xavfi bor suyuqliklarni nazorat qilishda inert gaz sifatida karbonat angidrid, azot, tutunli gazlar yoki maxsus pezometrik sath o‘lchagichlar ishlatiladi.
Shu turdagi sath o‘lchagichlar er osti idishlarida, yonilg‘i ballast va boshqa sisternalarda, agressiv suyuqliklar va qator boshqa hollarda sathni o‘lchash uchun keng qo‘llaniladi. Bunday asboblar suyuqlikning doimiy zichligida ±1,5% aniqlik bilan o‘lchaydi.