VIDENSCENTER
  • Bestemmelse af densitet
  • Bestemmelse af densitet

Bestemmelse af densitet

Skrevet af Morten B. Jensen, Product Manager – Instrumenter hos KLINGER Danmark

En produkts densitet eller vægtfylde er defineret som dens masse pr. enhedsvolumen. Symbolet, der oftest bruges for densiteten er ρ (det græsk bogstav rho), men det latinske bogstav D kan også bruges.

ρ = m / V

hvor ρ er densiteten, m er massen, og V er volumenet.

For at forenkle sammenligninger af tæthed på tværs af forskellige enheder benyttes begrebet Specific Gravity (relativ densitet) ofte i stedet for densiteten. SG er forholdet mellem vægten af et givet volumen af et stof ved en given temperatur til vægten af et lige stort volumen af vand ved samme temperatur. Som eksempel vil vægtfylden vil en m3 dieselolie ved 4oC veje 850 kg/m3 - vand vil ved samme temperatur veje 1.000kg/m3 – hvorfor SG for vil være 0,85 for dieselolien.

Et materiales densitet varierer med temperatur og tryk, en variation der typisk er lille for faste stoffer og væsker, men meget større for gasser. Man skal dog være opmærksom på, at såfremt trykket øges på en genstand begrænses dets volumen, hvorved densiteten øges, i modsætning til dette vil en forøgelse af temperaturen betyde én reduktion af densiteten idet volumenet øges.

Måling af densitet

Der findes forskellige metoder til måling af densiteten i procesindustrien, men de blandt de mest almindelige vil vi efterfølgende fremhæve 3 forskellige metoder:

 

Differenstrykmåling

Den simpleste og mest direkte metode til at måle densiteten i en tank – uanset indholdet – er at benytte er dobbelt purge system (boblerørs system), der måler det hydrostatiske tryk 2 steder i tanken.

De to rør skal altid være dækket af væsken, ligesom den tilførte gas/vand mængde i purge systemet skal være identisk i begge ”ben”. Hvis dette er opfyldt, er det målte differenstryk et udtryk for forskellen mellem mediets- og purge mediets vægtfylde multipliceret med en konstant, der afhænger af afstanden mellem de 2 målepunkter (jo større afstand desto større dP)

Purgesystemer kan anvendes til kontinuerlig måling ved at lave et in-line kammer på rørsystemet, hvor mediets hastighed reduceres så meget som uligt – herefter kan kammeret betragtes som en tank.

 

Coriolis masseflowmåler

En Coriolis masseflowmåler måler mediets densitet direkte, idet systemets resonansfrekvens er et udtryk for denne værdi - Højere densitet medfører lavere resonansfrekvens.

Coriolis måleren er vægtfylde kalibreret fra fabrikken, typisk med en nøjagtighed på 2…5 kg/m3, og for de fleste fabrikater er der endog mulighed for at øge målenøjagtigheden betydeligt (helt ned til +/-0,5kg/m3) ved at lave en kalibrering med stillestående produkt, på det aktuelle målested.

Da Coriolis måleren i tilgift også måler den aktuelle medietemperatur er der direkte adgang til at måle/beregne afledte vægtfylde parametre

 

Radiometrisk måling

Måleinstrumenter baseret på radioaktive kilder har været anvendt i procesindustrien til vanskelige måleopgaver indenfor såvel væske, som pulver/granulat håndtering, i mere end 40 år. Princippet anvendes til opgaver hvor andre måleprincipper ikke slår til f.eks. grundet fare for gift udslip, mekanisk slitage eller ekstreme tryk/temperaturer.

Til berøringsløse, industrielle niveau- og densitetsmålinger bruges næsten udelukkende gammastråling der som den eneste strålingsform trænger igennem alle materialer, selvom der vil ske en dæmpning afhængig af materialets tykkelse (tæthed) og derfor vil netop dæmpningen af den aktuelle stråling være et udtryk for densiteten af det produkt der befinder sig mellem den radioaktive kilde og aftasteren (Scintillationsdetektor eller Geiger Müller rør).

De mest anvendte isotoper, til procesmåling, er 137Cs, som har en rimelig gennemtrængningskraft og en brugbar halveringstid, og 60Co benyttes hvis beholdervæggen er meget tyk og der er behov for mere kraft til gennemtrængning.

 

Afledte parametre

Densitet måles som grundlag for en række forskellige kvalitetsparametre, som alle kan afledes af den temperatur kompenserede standard vægtfylde, der beregnes som følger:

Rn=R*(1+a+dT),

hvor:                  Rn er standard vægtfylden

R er den målte (aktuelle) vægtfylde

a er væskens udvidelseskoefficient

dT er forskellen mellem aktuel og standard temperatur

 

Det betyder at man ved måling af temperaturen, samt en række tabelværdier, får mulighed for at udlede “branche relaterede” målinger som:

 

  • oBRIX-måling, der er et mål for sukkerindholdet i en given opløsning. Enheden benyttes primært indenfor fødevareindustrien.
  • oAPI-måling, er en vægtfylde enhed der specielt anvendes indenfor den petrokemiske industri til olieprodukter.
  • oBAUME-måling, benyttes primært til at kategorisere sure opløsninger, som f.eks. jernklorid opløsninger. I praksis benyttes to BAUME skalaer, én for opløsninger tungere end vand,og én for væsker lettere end vand.
  • %Alkohol-måling, er en tofase måling der angiver forholdet mellem vand og alkohol i produktet.
  • %Black liquer måling, er en tofase måling der specielt anvendes indenfor papirindustrien. Målingen angiver forholdet mellem vand og sort lud.

 

 

Denne hjemmeside anvender cookies til at sikre, at du får den bedste oplevelse på siden. Læs mere her

Ok