اندازه گیری سطح به روش بابلر (Bubbler)

یک تغییر جالب توجه در اندازه‌گیری فشار هیدرواستاتیک مستقیم، استفاده از یک گاز برای سنجش فشار هیدرواستاتیک درون یک مخزن محتوی مایع می‌باشد. این سیستم لزوم تماس مستقیم المان سنجش فشار با مایع فریند را حذف می‌کند، به‌طوری که اگر مایع فرایند خورنده باشد این سیستم می‌تواند بسیار مفید واقع شود. چنین سیستم‌هایی را اغلب سیستم تیوب حباب (bubble tube) یا سیستم لوله‌ی غوطه‌ور (dip tube) می‌نامند. این نام‌ها به خوبی توصیف می‌کنند که در این روش حباب‌های گاز از انتهای تیوب فرو رفته در مایع فرآیند خارج می‌شوند.

مطالعه بیشتر : لول ترانسمیتر التراسونیک

با به آرامی دمیدن هوا از میان یک نی به داخل یک لیوان آب و ثابت نگه داشتن نرخ حباب‌های خروجی از نی در حالی‌که عمق قسمت انتهایی نی را مدام تغییر می‌دهید، می‌توان یک سیستم Bubbler بسیار ساده را شبیه‌سازی کرد. هر قدر که نی را بیشتر در آب فرو ببرید، به بیرون دمیدن حباب‌ها با نفس برای شما سخت‌تر می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود در واقع فشار هیدرواستاتیک آب اعمالی بر نوک نی به فشار هوای درون دهان شما که به صورت دمیدن است، ترجمه می‌شود، چرا که برای فرار هوا به بیرون فقط باید فشار هوای دمیده شده بیشتر از فشار آب شود. مادامی که نرخ فلوی هوا نسبتاً کم باشد، فشار هوا تقریباً برابر با فشار آب خواهد بود، که در نتیجه می‌توان در هر نقطه از طول تیوب هوا فشار آب را اندازه‌گیری کرد.اگر نی را طویل‌تر کرده و فشار همه‌ی نقاط سرتاسر طول آن را اندازه‌گیری کنیم، متوجه می‌شویم که همه‌ی فشارهای اندازه‌گیری شده همان فشار نوک غوطه‌ور نی‌می‌باشد.

یک سیستم اندازه‌گیری Bubbler صنعتی به این صورت کار می‌کند که، یک گاز پاکیزه به آرامی به داخل یک Dip tube غوطه‌ور در مایع فرایند اعمال می‌شود، به طوری که تعداد معدودی حباب گاز در هر ثانیه از انتهای تیوب پدیدار شود. فشار گاز داخل همه‌ی نقاط سیستم تیوب‌کشی با فشار هیدرواستاتیک مایع اعمالی به انتهای تیوب غوطه‌ور برابر است. هر دستگاه اندازه‌گیری فشار متصل شده به هر نقطه از امتداد طول این سیستم تیوب‌کشی این فشار را حس کرده و قادر است عمق مایع درون مخزن فرآیند را بدون تماس مستقیم با مایع فرآیند استنتاج کند. عبور فلو گاز پاکیزه‌ی بیش از حد از تیوب به دلیل ایجاد افت فشار اصطکاکی در امتداد طول تیوب باعث ایجاد فشار اضافی شده، و موجب می‌شود که دستگاه سنجش فشار به اشتباه مقدار بالاتری را ثبت کند. یکی از اجزاء کلیدی هر سیستم bubble tube عملی، وسیله‌ی نظارت و کنترل فلو گاز گذرنده از تیوب می‌باشد. معمولاً در ساختمان این نوع سیستم‌ها برای نظارت بر نرخ فلو گاز پاکیزه از یک روتامتر یا یک کپسول تغذیه‌ی دید استفاده شده و برای محدود کردن فلو از یک ولو سوزنی بهره‌گیری می‌شود.

اگر فراهم کردن گاز پاکیزه گران و پرخرج باشد، محدود کردن فلو گاز پاکیزه مسئله مهمی خواهد بود. به عنوان مثال استفاده از گازهای غیر واکنش‌پذیر همچون نیتروژن که استفاده از آن‌ها در برخی فرایندها الزامی می‌باشد، هزینه‌ی زیادی را به همراه خواهد داشت. در سیستم‌هایی که از هوای پاکیزه استفاده می‌شود نیز همچنان مسئله‌ی هزینه هزینه وجود دارد، به‌طوری که باید هزینه‌ی کارکرد مداوم کمپرسور هوا برای حفظ فشار هوای پاکیزه‌ی پیوسته و ثابت را در نظر گرفت. در هر صورت محدود کردن نرخ فلو در یک سیتم bubbler گذشته از افزایش دقت در اندازه‌گیری یک سری منافع اقتصادی نیز حاصل می‌کند.

معیار های مناسب سیستم بابلر

در همه‌ی سیتم‌های Bubbler برای دستیابی به یک عملکرد موفق باید یک سری معیارهای خاص محقق شود که در اینجا برخی از آنها فهرست شده‌اند:

منبع گاز پاکیزه باید قابل اطمینان باشد: اگر به هر دلیلی فلو متوقف شود، اندازه‌گیری سطح متوقف شده و حتی ممکن است Dip tube با خرده ریزه‌ها پلاگ شود.
فشار منبع گاز پاکیزه باید همیشه از فشار هیدرواستاتیک بیشتر باشد، در غیر این صورت رنج اندازه‌گیری سطح به زیر سطح واقعی مایع کاهش پیدا خواهد کرد.
برای جلوگیری از خطای افت فشار، فلو گاز پاکیزه باید در یک نرخ پایین نگه‌ داشته شود.
گاز پاکیزه نباید با فرایند واکنش نامطلوبی داشته باشد.
گاز مورد استفاده در سیستم Bubbler نباید فرایند را آلوده کند.
هزینه‌ی گاز پاکیزه باید معقول باشد، چرا که در طول زمان و به طور پیوسته استفاده خواهد شد.

از اثرات اندازه‌گیری سیستم Bubble tube این است که هر گاه یک حباب جدید از انتهای تیوب رها گردد، در فشار درون تیوب یک تغییر اندک ایجاد می‌شود. مقدار این تغییرات فشار تقریباً برابر با فشار هیدرواستاتیک سیال فرایند در یک ارتفاع برابر با قطر حباب می‌باشد که به نوبه‌ی خود تقریباً برابر با قطر تیوب حباب است. به عنوان مثال، یک dip tube با قطر 4/1 اینچ نوسانات فشاری با نرخ حباب‌های تکی رها شده از انتهای تیوب غوطه‌ور برابر است.

معمولاً هنگامی‌که در اندازه‌گیری ارتفاع مایع درون مخزن این زمینه در نظر گرفته و رسیدگی شده باشد، این تغییرات کوچک خواهد بود. برای مثال، یک نوسان فشار تقریباً 4/1 اینچ در مقایسه با یک رنج اندازه‌گیری 0 تا 10 فوت تنها در حدود 20 درصد از spanمی‌باشد. ترانسمیترهای فشار مدرن این توانایی را دارند که تغییرات فشار ایجاد شده را فیلتر کرده و یا کاهش دهند. در واقع این توانایی ترانسمیترهای مدرن یک ویژگی مفید در جهت به حداقل رساندن اثر چنین تغییرات فشاری بر روی عملکرد سیتم محسوب می‌شود.

یکی از روش‌هایی که به حداقل رساندن این اثر کمک می‌کند، قرار دادن یک شکاف v شکل کوچک در انتهای Dip tube می‌باشد. در واقع این شکاف v شکل به حساب‌هایی که کوچکتر از قطر تیوب می‌باشند کمک می‌کند که رها شوند.