Хімічний каталог >> густиномірами

Автор Хімічна енциклопедія р.н.І.Л.Кнунянц

Густиномірами, служать для вимірювання щільності рідин, газів і твердих речовин.

Щільність і методи її визначення. Щільність-фізичних величина, яка визначається для однорідного речовини його масою в одиниці об'єму (величина, зворотна питома обсягом речовини); щільність неоднорідного речовини-співвідношення маси й обсягу, коли останній стягується до точки, в якій вимірюється щільність. Ставлення щільності двох речовин при певних стандартних фізичних умовах називають відносною щільністю; для рідких і твердих речовин її вимірюють при температурі t, як правило, по відношенню до щільності дистилюється. води при 40C ( Щільність і методи її визначення ), Для газів-по відношенню до щільність сухого повітря або водню при нормальних умовах (T = 273,15 К, p = 1,01 • 105 Па).

Для сипучих і пористих твердих речовин розрізняють щільності справжню (маса одиниці об'єму щільного матеріалу, що не містить пір), що здається (маса одиниці об'єму пористого матеріалу з зерен або гранул) і насипну (маса одиниці об'єму шару матеріалу). Однією з важливих характеристик кристалічних. речовин служить рентгенівська щільність (визначають рентгенографически). Вона являє собою відношення маси атомів, що знаходяться в елементарній комірці кристала до.-л. речовини, до її об'єму; виражається в звичайних одиницях щільності.

Щільність речовин зазвичай зменшується з ростом температури (через теплового розширення тіл) і збільшується з підвищенням тиску. При переході з одного агрегатного стану в інше щільність змінюється стрибкоподібно. Одиницею щільності в Міжнародній системі одиниць служить кг / м3 • на практиці застосовують також наступної одиниці: г / см3, г / л, т / м3 і т.д.

Діапазон значень щільності різних речовин і матеріалів (кг / м3) виключно широкий: для рідин-від 43,2 (водень при -2400C) до 13595 (ртуть), газів-від 0,0899 (водень) до 9,81 (радон) , твердих тіл-від 240 (пробка) до 22610 (осмій) і т.д.

Сукупність методів вимірювання відносить, щільності рідин і твердих тіл називають денсиметром (від латинського densus-щільний, густий і грецького metreo- вимірюю). Деякі методи денсиметром застосовні також до газам. Інші методи визначення їх щільності засновані на зв'язку її з параметрами стану речовин (наприклад, щільність ідеальних газів може бути обчислена по Клапейрона-Менделєєва рівняння) і з залежністю від щільності протікають в них процесів (див. Нижче).

При розрахунках використовують так званої середню щільність тіла, яка визначається відношенням його маси т до обсягу V, тобто При розрахунках використовують так званої середню щільність тіла, яка визначається відношенням його маси т до обсягу V, тобто   а також ін а також ін. співвідношеннями.

Вибір, класифікація і застосування густиномірами Осн. метрологіч. і експлуатаційних характеристики, що визначають вибір густиномірами: точність, відтворюваність, межі, діапазони і похибки вимірювань, робочі температури і тиску, характер і ступінь впливу аналізованих речовин на конструкц. матеріали і т. п. Стандартна температура, при якій за допомогою густиномірами вимірюють щільність речовин, дорівнює 200C. Для приведення до щільності при цій температурі щільності, визначеної при будь-якій температурі t, використовують формулу:

Для приведення до щільності при цій температурі щільності, визначеної при будь-якій температурі t, використовують формулу:

де b-середній коефіцієнт об'ємного теплового розширення.

Відносить. щільність різних речовин при 20 0C і відповідні температурні поправки знаходять в довідковій літературі за таблицями або номограммам.

Наїб. поширені ручні та автоматичним. Густиномірами для рідин. За принципом дії вони діляться на наступній основні групи: поплавкові, масові, гідростатичні, радіоізотопні, вібраційні, ультразвукові.

Дія поплавцевих, або ареометріческіх, густиномірами засноване на законі Архімеда; похибка приладів цієї групи 0,2-2% від діапазону значень щільності, охоплюваного шкалою приладу. Масові густиномірами засновані на безперервному зважуванні певних об'ємів рідини (пікнометричним, прилади для гидростатич. Зважування, автоматичним. Прилади) і мають похибку 0,5-1%. За допомогою гідростатичних густиномірами вимірюють тиск стовпа рідини постійної висоти; похибка 2-4%. Дія радіоізотопних густиномірами засноване на визначенні ослаблення пучка g-випромінювання в результаті його поглинання або розсіювання шаром рідини; похибка близько 2%. Вібраційні густиномірами засновані на залежності резонансної частоти коливань, порушуваних в рідини, від її щільності; похибка (1-2) • 10-4 г / см3. В ультразвукових густиномірами використовують залежність швидкості звуку в середовищі від її щільності; похибка 2-5%. Існують густиномірами, дія яких заснована і на ін. Принципах.

Відносить. щільність постійна для всіх хімічно однорідних речовин і розчинів при даній температурі. Тому за значеннями щільності, яка вимірюється за допомогою густиномірами, можна судити про наявність домішок в речовинах і про концентрацію розчинів. Це дозволяє широко застосовувати густиномірами в науч. дослідженнях і в різних галузях народного господарства як засіб для проведення різні аналізів, для контролю технол. процесів і автоматизації управління ними, для правильної організації системи кількісне обліку матеріалів при їх прийманні, зберіганні і видачі і т. д. У даній статті описані найважливіші типи лабораторна і технол. Густиномірами, використовуваних в хімічний і агрохімічний лабораторіях, хімічний та суміжних галузях промисловості.

Лабораторні густиномірами Ці прилади призначені для ручного періодичної вимірювання відносить. щільності речовин головним чином ареометрами, піктометром і гидростатич. вагами.

Ареометри. Відповідно до закону Архімеда маса рідини, витіснена плаваючим ареометром, дорівнює його масі. Розрізняють ареометри постійної маси (найбільш поширені) і постійного обсягу.

До ареометрам постійної маси відносяться денсиметри (рис. 1, а), шкали яких градуюються в одиницях щільності, і прилади для визначення концентрацій розчинів (шкали градуюються в% за об'ємом або за масою), що мають спец. назви: лактомери - вимірюють жирність молока, спиртоміри - вміст спирту в воді, сахаромери - вміст цукру в сиропах і т.д.

При визначенні щільності ареометрами постійного обсягу (рис. 1,5) шляхом зміни маси поплавка досягають його занурення до відповідної мітки. Щільність знаходять по масі гир (розміщують на тарілці) і ареометра та за обсягом витісненої ним рідини. Такі прилади м. Б. використані також для вимірювання густини твердих тіл.
При визначенні щільності ареометрами постійного обсягу (рис

Пікнометри. Щільність знаходять по відношенню маси рідини до її обсягу. Останній вимірюють за шкалою або мітках на посудині (рис. 2), масу - зважуванням на аналіт. вагах. Щільність твердих тіл (порошків) вимірюють, занурюючи їх у посудини, називають волюмометрії (рис. 3), заповнені рідиною, в якій досліджуване речовина не розчиняється. Пікнометри спец. форми (кулясті і ін.) застосовують також для визначення щільності газів.
Пікнометри

Прилади для гидростатич. зважування. Даний метод визначення щільності рідин і твердих тіл також заснований на законі Архімеда. Щільність рідини вимірюють, зважуючи в ній до.-л. тіло (зазвичай скляний поплавок), маса і об'єм якого відомі. Щільність твердого тіла визначають його дворазовим зважуванням-спочатку в повітрі, а потім в рідини з відомою щільністю (як правило, в дистилюється. Воді); при першому зважуванні знаходять масу тіла, по різниці результатів обох зважувань - його обсяг. Залежно від необхідної точності гидростатич. зважування проводять на техн., аналіт. або зразкових вагах (див. Терези). При масових вимірах широко використовують менш точні, але більш швидкодіючі спец. гидростатич. ваги, напрімервеси Мора, Вестфаля або їх комбінацію (рис. 4).
Прилади для гидростатич


4)

Щільність в'язких рідин найкраще вимірювати ареометрами або за допомогою гидростатич. ваг, маловязких -пікнометрамі.

Поряд з густиномірами традиц. типів в лабораторна практиці все частіше застосовують прилади (див. нижче), які до останнього часу були поширені тільки в промисловості.

Технологічні густиномірами Ці прилади є автоматичні густиномірами зазвичай для безперервного визначення і регулювання щільності речовин в процесах їх виробництва або переробки. Такі густиномірами розміщують безпосередньо на "потоках", тобто в контрольних точках на технол. лініях, а також на апаратах пром. установоколо

Автомат. Густиномірами випускають у вигляді самостійно. приладів або виміряє. комплектів (датчик, блок підготовки проби, який вторинний прилад і т.д.).

Поплавкові прилади. Розрізняють густиномірами з плаваючим (рис. 5) і зануреним (рис. 6) в рідину поплавком. В одному випадку глибина його занурення обернено пропорційна щільності випробуваної рідини, в іншому ця щільність прямо пропорційна масі поплавця.

Поплавкові густиномірами служать також для визначення щільності газів (рис. 7). Воно зводиться до безперервного зважування кулі з азотом в камері, заповненій досліджуваним газом. Міра його щільності - куток нахилу коромисла, переміщення якого з допомогою магніту передається стрілці приладу.

Масові прилади. Дія їх засновано на тому, що маса рідини при незмінному її обсязі прямо пропорційна щільності. В такому густиномірами з пневматич. перетворювачем (рис. 8) у безперервний спосіб зважується протікає по трубопроводу рідина певного обсягу, U-подібна трубка з проходить через неї контрольованої рідиною пов'язана важеля з заслінкою. Компенсація переміщення останньої здійснюється так само, як показано на рис. 6. Тиск повітря в сильфоні, змінюється пропорційно щільності рідини, визначається по вторинного приладу. Масові густиномірами застосовують зазвичай для вимірювання щільності суспензій, а також в'язких і містять тверді включення рідин.
Масові прилади

Гідростатичні прилади. У цих густиномірами використовують лінійну залежність гидростатич. тиску від висоти рівня і щільності рідини. Тиск стовпа рідини вимірюють безпосередньо, наприклад мембранним манометром, або побічно-продуванием рідина повітря,

тиск якого пропорційно стовпа рідини (п'єзометричний густиномірами, рис. 9). Щоб виключити вплив коливань температури і рівня рідини, часто застосовують діфференц. метод: продувають повітря одночасно через випробувану й порівняльну рідини, що мають однакову температуру (керується за допомогою терморегулятора), і вимірюють виникла при цьому різниця тисків дифманометром. Останній забезпечений Пневмоперетворювачі, передає відповідний сигнал на вторинний прилад.

У гидростатическом густиномірами для газів (рис. 10) порівнюються тиску стовпів аналізованого і еталонного газів однакової висоти. Перепад тисків, вимірюваний дифманометром, пропорційний щільності контрольованого газу.

Pадіоізотопние прилади. При проходженні через аналізовану середу іонізуючих випромінювань інтенсивність їх змінюється. Ослаблення випромінювань пов'язане функціонально з щільністю середовища. Наїб. поширені густиномірами, що використовують g-випромінювання (рис. 11). У такому приладі випромінювання від джерела (60Co, Cs) проходить через шар рідини в посудині і потрапляє в приймач випромінювання. Сигнал приймача, який є функцією вимірюваної щільності, посилюється в електронному підсилювачі і подається в електронний перетворювач, куди надходить також сигнал, що формується випромінюванням додаткової радіоізотопного джерела, які проходять через поглинаючий металеві. клин і додаткової приймач. У перетворювачі виробляється сигнал, який функціонально пов'язаний з різницею надходять в нього сигналів і управляє реверсивним електродвигуном, що переміщує клин до зрівнювання вхідних сигналів (від основного й додаткового джерел випромінювання). Рівноважний переміщення клина пов'язано індукц. передачею з вторинним приладом. Величина переміщення клина пропорційна зміні щільності рідини.

Радіоізотопні густиномірами дозволяють безконтактно контролювати і регулювати щільність агресивних, сильнов'язких, гарячих і знаходяться під великим тиском рідин, згущеного молока, цукрових сиропів та ін. Ці прилади використовують також для визначення щільності твердих тіл і іноді газів.

Вибрац. прилади. Чувствит. елемент такого густиномірами є відполіровану зсередини металеві. трубку, доурую поміщають безпосередньо в потоці аналізованого речовини. Трубка осциллирует в потоці за допомогою електронного пристрою. Частота власної. коливань чутливий елемент визначається щільністю речовини (див. також Вібраційна техніка).

Суч. технологічні густиномірами оснащені мікропроцесорами і вирахує. блоками (наприклад, для автоматичним. коригування параметрів при зміні зовнішній умов). Завдяки цим удосконаленням значно підвищилися функціональні можливості і покращилися метрологіч. і експлуатаційних характеристики технол. густиномірами

Література: Кивіліс С. Ш., в кн .: Приладобудування і засоби автоматики, т. 2, кн. 2, M., 1964, с. 270-77; Глибін І. густиномірами, Автоматичні густиноміри, К., 1965; Вимірювання маси, об'єму і щільності, M., 1972; Шкатов E. Ф., Технологічні вимірювання і КВП на підприємствах хімічної промисловості, M., 1986, с. 234-58; Кузьмін С. Т., Ліпавскій В. H., Смирнов густиномірами Ф., Промислові прилади і засоби автоматизації в нафтопереробній та нафтохімічній промисловості, M., 1987, с. 61-71. А.Ф. Гусаков.

Хімічна енциклопедія. Том 3 >> До списку статей

© 2008 — 2012 offroad.net.ua . All rights reserved. by nucleart.net 2008