прямой запрос

Сравнение методов измерения концентрации и плотности в жидкостях

Измерение скорости звука в сравнении с альтернативными способами

Концентрацию жидкости можно определить с помощью разных способов измерения.

Для подробного сравнения технологии LiquiSonic® с альтернативными способами измерения загрузите приведенный ниже файл.

Downloads

Measuring concentration in liquids

Measuring concentration in liquids | 5 MB

Каждый из этих способов измерения имеет свои преимущества и недостатки по сравнению с другими. Для получения подробной информации нажимайте интересующие вас способы измерения.

Измерение скорости звука

Технология LiquiSonic® основана на измерении скорости звука. С помощью этого ультразвукового способа измерения можно точно и быстро определить концентрацию в жидкости, поскольку скорость звука в жидкости зависит от концентрации каждого растворенного в ней компонента и от ее температуры.

Для определения скорости звука через жидкость пропускается сигнал, а затем измеряется время, за которое сигнал достигает приемника. Поскольку расстояние между ультразвуковым излучателем и приемником является постоянной величиной, это позволяет рассчитать скорость звука.

Характеристики технологии измерения LiquiSonic®:

  • Измерение не зависит от цвета, проводимости и прозрачности технологической жидкости
  • Точность измерения ±0,05 м/с
  • Высокая точность измерения без дрейфа нуля даже при большом количестве пузырьков газа
  • Обновление значений измерения каждые 250 мс
  • Установка непосредственно в трубопроводах или сосудах
  • Установка без байпаса
  • Прочная конструкция датчика без прокладок или движущихся деталей
  • Не требующая обслуживания измерительная технология
  • Нечувствительность к загрязнению
  • Использование при температуре от –90 °C до 200 °C
  • Использование при давлении до 500 бар
  • Использование специальных сенсорных материалов в агрессивных жидкостях
  • Встроенное измерение температуры

Измерение плотности на основе принципа Кориолиса

Если поток жидкости проходит через колеблющуюся трубку, фазовый сдвиг этого колебания зависит от силы Кориолиса и, в конечном счете, от массового расхода потока жидкости.

Поскольку кориолисовы массовые расходомеры оптимизированы для точного определения фазового сдвига, они плохо подходят для измерения частоты колебаний, что необходимо для точного измерения плотности. Почему измерение концентрации и плотности выполняется с точностью всего от ± 5 % до ± 10 %.

Измерение концентрации по этой технологии имеет некоторые недостатки:

  • Высокая чувствительность к наличию газовых пузырьков и отложений
  • В большинстве случаев инструменты выполняют температурную компенсацию для устройства, но не для расчета плотности
  • Калибровка возможна только на заводе
  • Сложная установка, особенно в трубах большого диаметра
  • Высокая потеря давления вследствие сокращения внутреннего диаметра трубы

Измерение плотности с помощью денситометра с U-образной трубкой/вибрационного денситометра

Вибрационный денситометр с U-образной трубкой — это проверенный и очень точный инструмент, особенно для лабораторного применения.

При использовании этого способа измерения для технологических процессов эти инструменты будут иметь некоторые ограничения:

  • Максимальный диаметр 10 мм, поэтому потребуется байпас
  • Чувствительность к скачкам давления
  • Погружное исполнение недоступно
  • Высокая чувствительность к пузырькам газа и отложениям

Измерение проводимости

Проводимость жидкости зависит от концентрации и активности проводящих ионов в этой жидкости.

Для измерения концентрации измерение проводимости (индуктивного типа) является недорогой технологией с указанными ниже ограничениями:

  • Активность и, следовательно, проводимость сильно зависят от температуры — до 3 % на °C.
  • На измерение проводимости влияет биологическое обрастание, загрязнения, образование комплексов или гидратных покрытий.
  • С учетом физического аспекта этот способ подходит только для неорганических жидкостей и растворов.

Измерение значения pH

Измерение значения pH - проверенный лабораторный способ косвенного определения концентрации или плотности.

pH-технология (измеритель уровня pH) представляет собой недорогое решение, но имеет указанные ниже недостатки:

  • Необходим прямой контакт чувствительной мембраны с процессом
  • Поведение временного смещения требует постоянной калибровки, а также крупногабаритных пробоотборных фитингов и выдвижных элементов
  • Высокое смещение требует непрерывной калибровки, а также предусматривает длительную и дорогостоящую технологию монтажа и отбора проб
  • Не подходит для типовых диапазонов измерения концентрации выше 1 % по массе
  • Датчики pH состоят из стекла. Из-за этого хрупкого материала применение этой технологии в некоторых процессах, например в пищевой или фармацевтической промышленности, представляет собой большую проблему.

Рефрактометрия

Определение показателя преломления (критического угла полного отражения) — это проверенный лабораторный метод определения концентрации или плотности с помощью различных калибровочных карт.

Показатель преломления определяется с помощью оптического окна. Использованием рефрактометра в технологических областях применения имеет некоторые недостатки:

  • Покрытие на поверхности окна приводит к смещению значений или делает применение полностью невозможным.
  • Конструкция требует использования прокладки или клеевого шва. В обоих случаях возможна коррозия при использовании таких инструментов в агрессивной технологической среде.
  • Электронные компоненты (CCD-линия) требуют использования охладителя Пельтье. Такие охладители имеют ограниченный срок службы.
  • Показатель преломления зависит от длины волны источника света.
  • Описанные в литературе графики показателя преломления или калибровочные диаграммы лабораторных устройств не подходят для калибровки технологических устройств.

Радиометрия

Радиоактивный источник испускает излучение на измеряемый материал. Излучение принимается детектором. Сцинтиллятор преобразует радиоактивное излучение в световые вспышки и оценивает их количество. Поскольку проникновение гамма-лучей зависит от характеристик материала, плотность определяется на основе интенсивности входящего излучения.

1: радиометр с экраном
2: сцинтиллятор
3: зажим, измерение расстояния на трубе

В настоящее время радиометрия заменена современными измерительными технологиями, поскольку использование радиометра регулируется рядом нормативных требований и связано с высокими затратами и потенциальными рисками:

  • Продолжительное и дорогостоящее получение допуска для оборудования со стороны регулирующего органа
  • Постоянное техническое обслуживание, например, регулярные испытания на герметичность
  • Требуется подготовка специалистов по радиационной защите
  • Обязательное предоставление информации и документации в пожарную службу
  • Крайне дорогостоящая утилизация источников излучения в случае замены или возврата оборудования
  • Доставка в специальных транспортных средствах
  • Высокая потенциальная опасность сотрудников при малых авариях