Displacer دستگاه های

هنگامی که تمام یا قسمتی از یک جسم در داخل یک مایع غوطه ور میشود برابر با وزن مایع جابه جا شده از وزن آن کاسته میشود. دستگاه های اندازه گیری سطح Displacer ای از این اصل استفاده کرده و با سنجش وزن Displacer غوطه ور سطح مایع را اندازه گیری می کنند. به کنترل سطح دیسپلیسر اصطلاحا دستگاه های سطح جابه جایی متغیر نیز گفته میشود.

برای درک بهتر عملکرد اینگونه دستگاه های اندازه گیری لازم است اصل ارشمیدس را در نظر داشته باشید. اصل ارشمیدس بیان میکند که یک جسم زمانی در یک مایع غوطه ور میشود که نیرویی برابر با وزن مایع جابه جا شده آن را به طرف بالا براند. این فشار رو به بالا که به دستگاه های دیسپلیسر اعمال می شود نیرویی به نام نیروی شناوری نامیده می شود.

به بیانی ساده تر، بر طبق اصل ارشمیدس هر جسمی که در مایعی با چگالی ثابت غوطه ور شود تحت تأثیر نیرویی به طرف بالا قرار گرفته که برابر با وزن مایع جابه جا شده است. به این معنی که وقتی جسمی در مایعی غوطه ور میشود به اندازه ی وزن مایع جابه جا شده از وزن آن کاسته می شود.

به هر جسمی که در یک میدان گرانشی قرار دارد نیروی وزن اعمال میشود و به جسم درون سیال حداقل دو نیروی شناوری نیروی ارشمیدس و نیروی گرانش وارد میشود. نیروی گرانش همیشه رو به پایین و نیروی شناوری همیشه روبه بالاست. هرگاه این دو نیرو برابر باشند. جسم در داخل مایع غوطه ور می شود. حال این سؤال پیش می آید که فرق شناوری و غوطه وری چیست؟ وقتی میگوییم جسمی شناور است که در سطح مایع قرار گرفته باشد اما جسم غوطه ور میتواند در هر جای سیال قرار گیرد.

اب وقتی نیروی شناوری از نیروی وزن بیشتر شود. جسم بر روی سطح آزاد سیال شناور شده و وقتی نیروی وزن جسم از نیروی ارشمیدس بیشتر باشد جسم درون سیال غرق می شود.

۲-۵- محاسبه نیروی شناوری

فرض کنید یک دستگاه های دیسپلیسر را درون یک ظرف پر از مایع قرار داده ایم نیروی شناوری اعمالی به کنترل سطح دیسپلیسر از رابطه زیر محاسبه می شود.

FAVxPig+(V-Vx) P2.g

FA = نیروی ارشمیدس

Displacer حجم V

- حجم سیال جا به جا شده توسط Displacer با چگالی PI

چگالی سیال سنگینتر

- چگالی سیال سبکتر

)eg 9.81m شتاب نقل(

Displacer نیروی ناشی از وزن

نیروی اعمالی بر روی اسمبلی ترانسمیتر که ناشی از وزن Displacer میباشد با تغییرات سطح مایع نسبت عکس دارد. ابزار دقیق و تجهیزات اندازه گیری سطح مخازن

Displacer از یک ترازو اویزان شده که وزن آن را در اعماق مختلف غوطه وری نشان میدهد. دیسپلیسر خارج از مایع قرار گرفته و همه ی وزن آن توسط تراز نگه داشته شده است. همانطور که ترازو نشان می دهد. زمانی که Displacer در هوا معلق است وزن آن ۱۰ پوند میباشد. هنگامی که سطح ظرف افزایش یابد به طوری که نیمی از Displacer غوطه ور شود ، وزن دستگاه های دیسپلیسر تقریباً ۶ پوند میشود. مقدار وزنی که Displacer از دست می دهد با وزن حجم مایع جابه جا شده برابر است. چنانچه سطح آب افزایش پیدا کند به طوری که در Displacer کاهش می یابد (تصویر) در حال حاضر Displacer کاملاً غوطه ور شود، وزن Displacer حدود ۲ پوند وزن دارد. پس مقدار وزنی که Displacer از دست داده (۸ پوند) برابر است با وزن حجم مایع جابه جا شده بنابراین با تغییر سطح آب از ۰ تا ۱۰۰ درصد وزن Displacer نیز متناسب با آن تغییر می کند. همانطور که دیدید وزن Displacer با سطح مایع درون ظرف نسبت عکس دارد. همچنین وزن دستگاه های دیسپلیسر همیشه بیشتر از مایع جابه جا شده است.

هنگامی که سطح مایع کاملاً پایین آمده و Displacer به طور کامل از مایع خارج شود. در این حالت Displacer نمی تواند سطح را اندازه گیری کنند. در واقع هر گونه تغییر در سطح زیرین انتهای پایینی Displacer اندازه گیری نخواهد شد. ثانیاً این قضیه برای وقتی که سطح مایع از بالای Displacer تجاوز پیدا میکند نیز صادق است. به این صورت که با بالاتر رفتن سطح مایع از بالای Displacer هر تغییر در سطح مایع بالایی Displacer تشخیص داده نخواهد شد. در نتیجه طول Displacer فاصله ای است که Displacer به نیروی شناوری واکنش نشان می دهد. بنابراین اگر در کاربردی نیاز به اندازه گیری پیوسته با Spanای بزرگ داشته باشیم با محدودیتی قابل توجه روبرو هستیم.