hydrostatic level measurement in open geometries

In mijn laatste blog introduceerde ik de manier waarop de hydrostatische niveaumeting werkt. De hydrostatische druk wordt gebruikt om het niveau te bepalen door de meting van de vloeistofkolom en is recht evenredig met de vulhoogte, evenals met de dichtheid van het medium en de zwaartekracht. Hoe berekent men nu uit de hydrostatische druk de vulhoogte van een open vat of open water of een put.

Berekening van de vulhoogte met behulp van hydrostatische druk

Onder invloed van de zwaartekracht neemt de hydrostatische druk toe met de toenemende hoogte van de vloeistofkolom, dus met de vulhoogte van het vat.

Het niveau wordt dus berekend aan de hand van de formule:

h = p / (ρ * g)

  • p = hydrostatische druk [overdruk]
  • ρ = dichtheid van de vloeistof [kg/m³]
  • g = zwaartekracht of zwaartekrachtversnelling [m/s²]
  • h = hoogte van de vloeistofkolom [m]

Vuistregel – Water:                h = 1 relatieve druk / (1000 kg/m³ * ~ 10 m/s²) = 10 m  

Voor het medium water kan men dus de vuistregel hanteren da teen druk van 1 bar overeenkomt met een vulhoogte van 10 m.

Deze vuistregel kan worden gebruikt voor de keuze en specificatie van een geschikte onderdompelbare druksensor of druksensor. Als controle moet echter een nauwkeurigere berekening worden uitgevoerd, waarbij de invloed van de temperatuur op de dichtheid en de locatie-afhankelijke zwaartekracht in de niveauberekening worden meegenomen.

Aangezien de dichtheid van een medium duidelijk kan afwijken van de dichtheid van water, geldt deze vuistregel alleen voor vloeistoffen met dichtheden in de buurt van water. Zo is bijvoorbeeld bij dezelfde vulhoogte van diesel en water de hydrostatische druk van diesel veel lager dan die van water.

Voorbeeld – Dieselbrandstof: h = 0,82 bar meter / (820 kg/m³ * ~ 10 m/s²) = 10 m

Het dichtheidsverschil heeft in dit voorbeeld geleid tot een meetfout van ongeveer 22%.

Aangezien bij hydrostatische niveaumeting in open bassins en vaten een constant ventilatie plaatsvindt, dat wil zeggen dat er een druknivellering plaatsvindt tussen het gas boven de vloeistof en de omgevingslucht, mag de druk van het bovenliggende gas niet worden meegenomen in de niveauberekening. Door gebruik te maken van onderdompelbare druksensoren, zoals het WIKA-model LH-20 in relatieve druk variant, wordt de fluctuerende omgevingsdruk volledig gecompenseerd.

In mijn volgende blog zal ik daarom de berekeningen van de vulhoogte in gesloten geometrieën of vaten toelichten en het effect van het ingesloten gas op de niveaumeting verduidelijken.

Opmerking
WIKA biedt verschillende oplossingen voor hydrostatische niveaumeting. Onze buitendienst helpt u bij de keuze van de geschikte druksensor voor uw toepassing.

Voor meer informatie over dit onderwerp, zie ons informatieplatform ‘’Hydrostatische niveaumeting’’.information platform „Hydrostatic level measurement“