اثرات تغییرات چگالی مربوط به دما بر اندازه‌گیری سطح هیدرواستاتیک

در اندازه گیری سطح هیدرواستاتیک، نوسانات دمای سیال بر دقت نتیجه اندازه گیری تأثیر می گذارد. اما چرا اینطور است و چگونه می توانید تأثیر دما را بر اندازه گیری سطح هیدرواستاتیک به حداقل برسانید؟
براساس یکی از اصول اندازه گیری به روش هیدرواستاتیک، اندازه گیری سطح هیدرواستاتیک به شکل ظرف بستگی ندارد و می توان آن را با فرمول زیر محاسبه کرد.

h = p / (ρ * g)
h: ارتفاع پر شدن
p: فشار هیدرواستاتیک
ρ: چگالی سیال
g: جاذبه
M: جرم
V: حجم

با این حال، چگالی سیال (مایعی که ارتفاع آن اندازه گیری می شود) (ρ = m / V) تحت تأثیر دما است.

اساس این ایده یک قانون در فیزیک است که یک حجم با افزایش دما تحت فشار ثابت منبسط می شود.

این بدان معنی است که با افزایش دما، چگالی سیال کاهش می یابد و بالعکس. از آنجایی که فشار هیدرواستاتیک p در مخازن باز ثابت می ماند، اثر دما بر نتیجه اندازه گیری تأثیر منفی دارد و سنسور فشار هیدرواستاتیک ← شما نتیجه دقیق را نشان نمی دهد. بنابراین، فشار اندازه گیری شده یک مایع باید همیشه با دمای سیال مرتبط باشد.

مثال موردی: امکان انحراف در دقت بدون جبران دما

چگالی آب در دمای اتاق (20 درجه سانتیگراد) 998.20 کیلوگرم بر متر مکعب است. اگر اکنون همان مقدار چگالی برای محاسبه با آب گرم در دمای 80 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شود، خطای اندازه گیری 2.7٪ وجود دارد، زیرا چگالی آب گرم در 80 درجه سانتیگراد تنها 971.79 کیلوگرم بر متر مکعب است (تصویر زیر را ببینید). برای روغن‌ها و سوخت‌ها، تغییر چگالی مربوط به دما حتی بیشتر است و بنابراین انحراف اندازه‌گیری تقریباً 4.5٪ برای مثال مشابه با استفاده از روغن موتور قابل انتظار است.

اگر فقط می خواهید بر سطح پر شدن نظارت کنید، در حالی که دقت نقش فرعی ایفا می کند، جبران دما با اصلاح چگالی ضروری نیست. همچنین اگر نوسانات دما در فرآیند وجود نداشته باشد یا فقط کمی وجود داشته باشد، این مورد نیاز نیست. با این حال، اگر یک اندازه‌گیری دقیق سطح هیدرواستاتیک با دمای سیال در نوسان مورد نیاز باشد، آنگاه جبران تغییر چگالی مربوط به دما کاملاً مورد نیاز است. با آگاهی از دمای سیال فعلی، می توان از چگالی واقعی برای محاسبه ارتفاع پر شدن استفاده کرد. بنابراین از خطای اندازه گیری مربوط به دما جلوگیری می شود.