RU2162596C2 - Method measuring density - Google Patents
Method measuring density Download PDFInfo
- Publication number
- RU2162596C2 RU2162596C2 RU99106223/28A RU99106223A RU2162596C2 RU 2162596 C2 RU2162596 C2 RU 2162596C2 RU 99106223/28 A RU99106223/28 A RU 99106223/28A RU 99106223 A RU99106223 A RU 99106223A RU 2162596 C2 RU2162596 C2 RU 2162596C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- density
- substance
- measuring
- pressure
- measurement
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности сыпучих веществ и твердых тел различной формы, и может найти применение в таких отраслях промышленности, как химическая, лакокрасочная и пищевая промышленность. The invention relates to the field of measuring equipment, in particular to pneumatic methods for measuring the density of bulk solids and solids of various shapes, and can find application in industries such as chemical, paint and varnish and food industries.
Известен способ измерения плотности по массе и объему вещества, в котором осуществляют взвешивание пробы вещества, после чего определяют объем его и по их отношению судят о насыпной плотности вещества (Пестов Н.Е. Физико-химические свойства зернистых и порошкообразных химических продуктов. М.- Л. : Изд-во АН СССР, 1947.- С. 152). A known method of measuring density by weight and volume of a substance in which a sample of a substance is weighed is carried out, after which its volume is determined and the bulk density of the substance is judged by their ratio (N. Pestov. Physical and chemical properties of granular and powdery chemical products. M.- L.: Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1947.- S. 152).
Недостатком такого способа измерения плотности является невозможность определения пикнометрической плотности вещества, а также отсутствие единства процесса измерения. The disadvantage of this method of measuring density is the inability to determine the pycnometric density of the substance, as well as the lack of unity of the measurement process.
Известен способ измерения плотности путем измерения массы и объема вещества, позволяющий измерять пикнометрическую плотность вещества (Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973. - 216 с. ). В таком способе осуществляют взвешивание пробы вещества, после чего определяют его объем путем погружения в сосуд с жидкостью и фиксации объема вытесненной веществом жидкости. После измерения массы mв и объема Vв вещества определяют плотность ρв вещества из отношения ρв = mв>/Vв.There is a method of measuring density by measuring the mass and volume of a substance, allowing to measure the pycnometric density of a substance (Makarov Yu.I. Devices for mixing bulk materials. M: Mechanical Engineering, 1973. - 216 S.). In this method, a sample of the substance is weighed, and then its volume is determined by immersion in a vessel with liquid and fixing the volume of the liquid displaced by the substance. After measuring the mass m and a volume V in substance define the density ρ of the substance in a ratio ρ = m a> / V in.
Основной недостаток такого способа состоит в том, что он не применим для измерения плотности пористых и сыпучих веществ не допускающих смачивания в какой-либо жидкости. Кроме того, при реализации метода отсутствует единый измерительный процесс, что снижает оперативность измерения. The main disadvantage of this method is that it is not applicable for measuring the density of porous and granular substances that do not allow wetting in any liquid. In addition, when implementing the method, there is no single measurement process, which reduces the efficiency of measurement.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности является способ измерения плотности (Кивилис С.С. Плотномеры. М.: Энергия, 1980.- С. 156), состоящий в том, что в измерительную емкость помещают контролируемое вещество с известной массой и заполняют газом. О плотности вещества судят по изменению абсолютного давления в измерительной емкости. Closest to the proposed technical essence is a method of measuring density (Kivilis S.S. Density meters. M: Energy, 1980.- S. 156), which consists in placing a controlled substance with a known mass in the measuring tank and filling it with gas. The density of a substance is judged by the change in absolute pressure in the measuring capacitance.
Недостатком способа, принятого за прототип, является отсутствие единого измерительного процесса и невысокая точность, обусловленная влиянием изменения атмосферного давления на результат измерения. The disadvantage of the method adopted for the prototype is the lack of a single measuring process and low accuracy due to the influence of changes in atmospheric pressure on the measurement result.
Технической задачей изобретения является повышение точности измерения плотности сыпучих веществ и твердых тел различной формы, а также обеспечение оперативности контроля за счет использования единого измерительного процесса. An object of the invention is to increase the accuracy of measuring the density of bulk solids and solids of various shapes, as well as ensuring the efficiency of control through the use of a single measuring process.
Поставленная техническая задача достигается за счет того, что заполнение измерительной емкости осуществляют с расходом, пропорциональным массе вещества, измеряют скорость изменения давления в ней, по которой судят о величине плотности. The stated technical problem is achieved due to the fact that the filling of the measuring tank is carried out at a rate proportional to the mass of the substance, the rate of change of pressure in it is measured, by which the density value is judged.
На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ измерения плотности. In FIG. 1 is a diagram of a device that implements a method for measuring density.
Устройство содержит емкость с контролируемым веществом 1, соединенный с ней пневматический дроссель 2 и устройство для измерения давления 3. The device comprises a container with a controlled
Сущность способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.
В измерительной емкости 1 объемом V1 помещают контролируемое вещество с объемом Vв. После этого в емкость 1 через линейный дроссель 2 с проводимостью α подают газ.In the
При ламинарном (линейном) течении газа по дросселю его проводимость определяется из уравнения Пуазейля в виде
где d, l - диаметр и длина капиллярной трубки пневматического дросселя; ρг,ηг- плотность и динамическая вязкость газа.In the case of laminar (linear) gas flow along the throttle, its conductivity is determined from the Poiseuille equation in the form
where d, l is the diameter and length of the capillary tube of a pneumatic throttle; ρ g, η g - density and dynamic viscosity of the gas.
Течение газа по дросселю 2 определяется перепадом) давлений на нем Δ = P - P1, где P1, P2 - давления на входе и на выходе дросселя соответственно. Расход газа через дроссель 2
G = α ·(P1-P2) (1)
При условии, что P1-P2=k·mв, уравнение (1) примет вид
G = α ·k·mв, (2)
где k - весовой коэффициент; mв - масса вещества.The gas flow through the
G = α (P 1 -P 2 ) (1)
Provided that P 1 -P 2 = k · m in , equation (1) takes the form
G = α · k · m in , (2)
where k is the weight coefficient; m in is the mass of the substance.
Соединение дросселя 2 и измерительной емкости 1 представляет собой апериодическое звено первого порядка, скорость изменения давления в котором
где t - время; R - универсальная газовая постоянная; T - температура.The connection of the
where t is time; R is the universal gas constant; T is the temperature.
Из уравнения (3) видно, что в апериодическом звене в силу специфики происходящих пневмодинамических процессов осуществляется деление массы вещества на объем. From equation (3) it is seen that in the aperiodic link, due to the specifics of the ongoing pneumodynamic processes, the mass of the substance is divided by the volume.
Таким образом, предлагаемый способ измерения плотности обладает оперативностью; о плотности контролируемого вещества, как следует из уравнения (3), можно судить
- по скорости изменения давления dP1/dt в измерительной емкости 1;
- по величине времени Δt, за которое давление в емкости 1 изменится на заданную величину ΔP1;
- по величине изменения давления ΔP1, происходящее за заданный отрезок времени Δt.Thus, the proposed method for measuring density is responsive; the density of the controlled substance, as follows from equation (3), can be judged
- the rate of change of pressure dP 1 / dt in the
- in terms of the time Δt, during which the pressure in the
- the magnitude of the pressure change ΔP 1 occurring over a given period of time Δt.
Одна из возможных конструкций устройства для реализации способа измерения плотности СМ с совмещением процессов измерения массы и объема вещества и деления полученных результатов представлена на фиг. 2. One of the possible constructions of a device for implementing a method for measuring the density of SMs with a combination of processes for measuring the mass and volume of a substance and dividing the results is presented in FIG. 2.
Устройство состоит из измерительной емкости 1, герметично закрываемой крышкой 2, внутрь которой помещено контролируемое вещество 3. Контролируемое вещество 3 воздействует на мембрану 4, отделяющую измерительную емкость 1 от камеры 5, в которой размещено сопло 6, соединенное с атмосферой. The device consists of a
В камеру 5 через дроссель 7 с выхода задатчика 8 поступает давление питания Pпит. Кроме того, камера 5 через дроссель 9 соединена с измерителями давления 10 и времени 11, а также с измерительной емкостью 1 объемом V1.In the
При реализации метода измерения плотности измерительная емкость заполнена контролируемым веществом объемом VВ = const и герметично закрытa крышкой.When implementing the density measurement method, the measuring capacitance is filled with a controlled substance with a volume of V B = const and hermetically closed by a lid.
На мембрану 4 со стороны емкости 1 действует сила F1 = mв·g, где g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения. Под действием этой силы происходит перемещение мембраны 4, при этом сопло 6 прикрывается. Давление P5 в камере 5 растет до значения, которым уравновешивается действие силы F1, определяемое из уравнения
где S - эффективная площадь мембраны 4. Таким образом, из уравнения (4) видно, что коэффициент k является весовым коэффициентом и равен k = g/S.The
where S is the effective area of the
При поступлении давления P5 на вход дросселя 9 с проводимостью α9 начинается процесс заполнения емкости 1 сжатым газом, сопровождающийся ростом давления P1 в ней.When pressure P 5 arrives at the inlet of the inductor 9 with conductivity α 9 , the process of filling the
Изменение давления P1 в объеме V1 емкости 1 заполненным контролируемым веществом описывается дифференциальным уравнением
решение которого относительно времени t12 изменения давления на величину ΔP = (P12-P11) в емкости 1 от минимального P11 до максимального P12 имеет вид
Если заданной постоянной величиной является время t12, то о плотности можно судить по изменению давления
Достоинством предложенного способа является то, что плотность контролируемого материала измеряется в едином процессе, при этом не требуется запоминания промежуточных результатов. Информация о плотности представлена в виде интервала времени, измерение которого осуществляется простыми техническими средствами с высокой точностью. Под единым измерительным процессом авторы подразумевают то, что в выходном сигнале содержится информация о плотности вещества, при этом не используются дополнительные измерительные и вычислительные операции. В предложенном способе исключено влияние изменения атмосферного давления на выходной сигнал, так как измерению подлежит избыточное давление.The change in pressure P 1 in the volume V 1 of the tank 1 filled with a controlled substance is described by the differential equation
whose solution with respect to the time t 12 of the pressure change by ΔP = (P 12 -P 11 ) in the
If the given constant is time t 12 , then the density can be judged by the change in pressure
The advantage of the proposed method is that the density of the controlled material is measured in a single process, without the need to memorize intermediate results. Information about the density is presented in the form of a time interval, the measurement of which is carried out by simple technical means with high accuracy. The authors mean by a single measuring process that the output signal contains information about the density of the substance, while additional measuring and computational operations are not used. In the proposed method, the influence of atmospheric pressure changes on the output signal is excluded, since overpressure is subject to measurement.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99106223/28A RU2162596C2 (en) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | Method measuring density |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99106223/28A RU2162596C2 (en) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | Method measuring density |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99106223A RU99106223A (en) | 2001-01-27 |
RU2162596C2 true RU2162596C2 (en) | 2001-01-27 |
Family
ID=20217739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99106223/28A RU2162596C2 (en) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | Method measuring density |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2162596C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534379C1 (en) * | 2013-07-18 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Density control device |
RU2540247C1 (en) * | 2013-10-08 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Method to measure density |
RU2554294C1 (en) * | 2014-03-12 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Density control device |
-
1999
- 1999-03-30 RU RU99106223/28A patent/RU2162596C2/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
КИВИЛИС С.С. Плотномеры. - М.: Энергия, 1980, с. 156. * |
КИВИЛИС С.С. Техника измерения плотности жидкостей и твердых тел. - М.: Стандартгиз, 1959, с. 30 и 31. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534379C1 (en) * | 2013-07-18 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Density control device |
RU2540247C1 (en) * | 2013-10-08 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Method to measure density |
RU2554294C1 (en) * | 2014-03-12 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Density control device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shaxby et al. | On the properties of powders. the variation of pressure with depth in columns of powders | |
CA1201532A (en) | Liquid volume sensor system | |
EP2256475A2 (en) | Measuring procedure and measuring device for measuring physical quantities of non-compressible media | |
KR950014877A (en) | Methods and apparatus for measuring pore volume in solid samples | |
CN104237066A (en) | Method for measuring density of object | |
GB1281614A (en) | Method of and apparatus for measuring mass of a material | |
RU2162596C2 (en) | Method measuring density | |
Buczek et al. | Determination of the density of porous particles using very fine dense powders | |
RU2399904C1 (en) | Method of measuring density | |
RU2398213C1 (en) | Method of measuring density | |
RU2176078C2 (en) | Procedure measuring density | |
RU2540247C1 (en) | Method to measure density | |
US3420094A (en) | Apparatus for measuring permeability | |
RU2247964C2 (en) | Method of measuring density | |
RU2179712C2 (en) | Density meter | |
GB2233461A (en) | A capillary rheometer | |
RU2375694C1 (en) | Jet method for densit measuring | |
RU2243536C1 (en) | Method of determining gas concentration in liquid | |
RU2118798C1 (en) | Method of calibration and checking of gas flowmeter and device intended for its realization | |
SU1749772A1 (en) | Method for determining density of substances and device | |
US4084651A (en) | Liquid-actuated weighing apparatus | |
Fierro et al. | Gas dynamics at low pressures in a vacuum microbalance | |
Smettem | Particle density | |
SU1720068A1 (en) | Laboratory stand for gas process studies | |
Petitet et al. | Velocity of sound in supercritical water up to 700° C and 300 MPa |