温度相关密度变化

进行静压液位测量时,介质中的温度波动会影响测量结果的准确性。为什么会产生这样的影响?如何尽可能减少温度对静压液位测量的影响?

开放式几何体和容器中的静压液位测量》一文对填充高度的计算做了更加详细的说明。静压液位测量不依赖于容器的形状,可用公式h = p/(ρ * g)来计算。

h: 填充高度
p: 静压
ρ: 介质密度
g: 重力
m: 质量
V: 体积

但是,温度会影响介质密度(ρ = m/V)。其物理定律为:在恒定压力下,温度升高时体积发生膨胀。这就意味着温度越高,介质密度越小,反之亦然。由于开放容器内的静压p保持不变,所以温度会对测量结果产生不利影响。因此,所测量的液体静压应始终与介质温度相关。

案例:无温度补偿情况时,会造成准确度偏差

在室温(20°C)下,水的密度为998.20 kg/m³。在假设密度值相同的情况下,使用80 °C温水进行计算,那么将出现2.7 %的测量误差,原因是80 °C温水密度只有971.79 kg/m³(见主图)。对于石油和燃油,温度造成的密度变化甚至更大,因此当使用机油进行相同测量时,测量偏差约为4.5 %。

如仅需监测填充液位,对准确度并无太高要求,则无需通过校正密度(见主图)进行温度补偿。如果过程中无温度波动或者波动很小,那么也无需进行这一步。然而,如果需要介质温度波动下的精准静压液位测量结果,那么则需要对温度造成的密度变化进行补偿。在了解当前介质温度的情况下,可以使用实际密度来计算填充高度,这样可预防温度导致的测量误差。


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