Гидростатик сатҳ Ўлчагичлар

ГИДРОСТАТИК САТҲ ЎЛЧАГИЧЛАР
Гидростатик сатҳ ўлчагичлар очиқ идиш ҳамда босим остидаги идишларда турли суюқликлар (жумладан, агрессив, тез кристалланувчи ва қовушоқ моддалар) сатҳини ўлчашда ишлатилади. Бу асбобларда суюқлик сатҳини ўлчаш суюқлик устуни ҳосил қиладиган босимни ўлчаш билан амалга оширилади, яъни
P=H ρ g, (15.10)
бу ерда Р— суюқлик устуни ҳосил қилган босим, Па; Н— сукқлик сатҳи баландлиги, м; ρ — суюқлик зичлиги, кг/м³; g — оғирлик кучи тезланиши, м/с².
(15.10) тенглама босимии ўлчаш асосида ишлайдиган сатҳ ўлчагичлари қуриш мумкинлигини кўрсатади.
Суюқликнинг гидростатик босимини дифманометр ёрдамида ўлчайдиган гидростатик сатҳ ўлчагичлар дифманометрик сатҳ ўлчагичлар деб аталади.
Суюқликнинг гидростатик босимини ҳаво босимига ўзгартирувчи гидростатик сатҳ ўлчагич пьезометрик сатҳ ўлчагич деб аталади.
Д ифманометр билан очиқ ва ёпиқ идишлардаги суюқликлар сатҳини, яъни босим остидаги ёки сийракланиш шароитидаги суюқликлар сатҳини ўлчаш мумкин. Бундай асбобларнинг ишлаш принципи икки суюқлик устунининг гидростатик босимлар фарқини ўлчашга, яъни идишдаги суюқлик сатҳига боғлиқ бўлган ўзгарувчан суюқлик устуни босимини ва солиштириш ўлчови вазифасини бажарувчи доимий устун бўйича босимлар фарқини ўлчашга асосланган. 15.6-расмда очиқ идишдаги суюқлик сатҳ баландлигиии дифманометр билан ўлчаш схемаси кўрсатилган. Дифманометрнинг иккала импульсли найчаси 1 контрол суюқлик (агар у агрессив бўлмаса) билан тўлдирилади. Дифманометр унинг сезгир элементига таъсир этадиган Р₁ ва Р₂ босимлар фарқини ўлчайди. Шу босимлар учун (15.10) тенгламага мос равишда қуйидаги ифодаларни ёзиш мумкин:
(15.11)
Шундай қилиб, дифманометр идиш 2 даги назорат қилинадиган сатҳ баландлиги Н орқали ифодаланадиган босим­лар фарқини ўлчайди:
(15.12)
Агар иккала импульсли найчадаги суюқлик зичлиги ρ₁ ва ρ₂ бир хил бўлса ва h₁ = h₂ бўлса, у ҳолда
(15.13)
бунда
ρ= ρ₁= ρ_2,
( 15.12) ва (15.13) лардан кўринадики, дифманометрик сатҳ баландлиги ўлчагичининг кўрсатиши назорат қилинаётган муҳитнинг зичлиги ўзгариши билан ўзгаради. Агар импульсли найчаларда ρ₁ ва ρ₂ зичликлар айирмаси мавжуд бўлса, кўрсатишларда ҳам хатолик пайдо бўлади (шу хатоликни йўқотиш учун импульсли найчалар ёнма-ёк ётқизилади). Ниҳоят, (15.13) формула „минуси" импульсли найчада („—" белги би­лан белгиланган) суюқлик сатҳи назорат қилинаётган сатҳ Н ўзгариши билан ўзгармаган ҳолдагина ўринли.
Буни таъминлаш учун шу им­пульсли найчада мувозанатлаштирувчи идиш 3 ўрнатилади. Идиш ва импульсли найча сатҳ ўлчагич шкаласининг бошланғич белгиси деб қабул қилинган ОО сатҳигача суюқлик билан тўлдирилади.
15.7-расмда босим остида (берк идишларда) суюқлик сатҳининг баландлигини дифманометр билан ўлчаш схемаси кўрсатилган. Мувозанатлаштирувчи идиш 4 идишнинг ҳаволи (буғли) бўшлиғи 3 га уланади ва максимал сатҳ баландлигида ўрнатилади. Импульсли найча 2 идишнинг суюқликли бўшлиғига бевосита уланади. Дифманометр 1 билан ўлчанадиган босимлар фарқи ∆Р учун ифода дифманометрнинг плюсли Р₁ ва минусли Р₂ камераларида ҳосил қилинадиган босимлар орқали осонгина топилиши мумкин:
(15.14)
бунда ρ₁ — мувозанатлаштирувчи идиш ва импульсли найча 5 даги суюқлик зичлиги.
Р₂ босим идишдаги зичлиги ρ₂ бўлган суюқлик устунининг гидростатик босими Н импульсли найча 2 даги зичлиги ρ₁ бўлган суюқлик устуни h₀ ва баландлиги h — H ва зичлиги ρ' бўлган идишдаги ҳаво (буғ) устуни гидростатик босимлари йигиндисидан иборат:
(15.15)
Шундай қилиб, дифманометрга таъсир этадиган босим фарқи ∆Р қуйидаги ифода билан топилади:
(15.16)
(15.16) формуладан шундай кўриниб турибдики, сатҳ ўлчагич кўрсатиши h нинг жорий қийматигагина эмас, суюқлик
зичлигига ρ ва буғ зичлиги ρ' га ҳам боғлиқ, улар эса ўз навбатида идишдаги муҳитнинг температураси ва босимига боғлиқ. Шунинг учун дифманометр — сатҳ ўлчагичнинг шкаласи ҳисоблашни резервуардаги иш босими бўйича ҳисобланади. Бундан ташқари, ўлчаш натижасига импульсли найчадаги суюқлик зичлиги ρ₁ нинг ўзгариши таъсир этади, чунки бунда баландлиги h бўлган устуннинг ва импульсли найча 5 нинг гидростатик босими ўзгаради, шу билан бир вақтда Р₁ босим ўзгармас бўлиб қолиши лозим. Бу атроф муҳит температураси ёки идишдаги муҳит температураси ўзгарганда содир бўлади.
Сатҳни дифманометрлар билан ўлчаш усули қатор афзалликларга эга: сатҳ ўлчагичлар мустаҳкам, монтаж қилиш оддий ва ишончли ишлайди. Аммо уларда битта жиддий камчилик бор: дифмакометрларнинг сезгир элементи назорат қилинувчи муҳигга бевосита тегиб туради. Агрессив муҳитларнинг сатҳини ўлчашда бу ё дифманометрлар учун махсус материалдан фойдаланишни тақозо қилади, ёки дифманометрга актив муҳит кириб қолишдан, масалан, импульс линияларига ажратиш қурилмаларини улаш, импульсли линияларни тоза сув би­лан ювиш ва ҳоказодан сақлайдиган дифманометрларни улаш схемаларини қўлланишни тақозо қилади.
Бу камчиликдан гидростатик сатҳ ўлчагичлардан бир типи — пьезометрик сатҳ ўлчагичлар мустаснодир.
П ьезометрик сатҳ ўлчагичнинг принципиал схемаси 15.8- расмда келтирилган. Бу асбоблар зичлиги ўзгармас суюқлик устунининг босимини ўлчашга мўлжалланган. Суюқлик устунининг босими унинг баландлигига мутаносиб равишда ўзгаради. Пьезометрик сатҳ ўлчагичлар турли хил: агрессив, аг­рессив бўлмаган ва қовушоқлиги катта бўлган суюқликларни, очиқ ёки берк идишлардаги суюқликлар сатҳини ўлчашда қўлланилади. Суюқлик солинган резервуарга пьезометрик найча 1 туширилади ва унинг устки томони манометр 4 билан параллел қилиб ҳаво ёки инерт газ манбаига уланади. Унда ҳавонинг сарфи дроссель 5 билан чекланиб, ротометр 2 ёрдамида назорат қилиб турйлади.
Резервуардаги суюқлик сатҳйнинг берилган Н баландлигида пьезометрик найчадан суюқлик оркали чиқадиган ҳаво пуфакчаларининг ҳар секундда биттадан чиқиши таъминланган бўлиши керак.
Суюқлик сатҳи ортса, найча­даги босим ортади, ундан чиқадиган пуфакчалар сони камаяди, суюқлик сатҳи баландлиги камайса, найчадан чиқадиган пуфакчалар сони ортади. Босимнинг бундай ўзгаришини мано­метр 4 улчайди, манометр шкаласи суюқлик сатҳи баландлигига мувофиқ даражаланган бўлади.
Суюқлик сатҳи системада барқарорланган босим бўйича топилади.
(15.17)
Бундан

бунда Р_х — идишда суюқликлар устидаги босим, Р—Р_х босим манометр 4 билан топилади.
Суюқлик сатҳини ўлчашда маълум шароитларда статик электр токи пайдо бўлиши мумкин. Шунинг учун тез алангаланувчи ва портлаш хавфи бор суюкликларни назорат қилишда инерт газ сифатида карбонат ангидрид, азот, тутунли газлар ёки махсус пьезометрик сатҳ ўлчагичлар ишлатилади.
Шy типдаги сатҳ ўлчагичлар ер ости идишларида, ёнилғи, балласт ва бошқа цистерналарда агрессив суюқликлар ва қатор бошқа ҳолларда сатҳ ўлчаш учун кенг қўлланилади. Бун­дай асбоблар суюқликнинг доимий зичлигида ± 1,5% аниқлик билан ўлчайди.