Measuring Instrument

Pressure measurement

• Bourdon tube type
• Diaphragm type
• Bellow type
• Differential type
• Strain gauge

Temperature measurement

• Liquid expansion type
• Gas expansion type
• Metal expansion type
• Bi-metal type e.g resistance & thermocouple type
• Pyrometer

Level measurement

• Bubbler type
• Diaphram type
• Pneumecator
• Distance reading

Flow measurement

• Bernoulli's theorem
• Orifice type
• Venturi type
• Variable area type
• Positive displacement type
• Turbine type
• Electromagnetic type

Miscellaneous measurement

• CO₂  meter
• O₂ meter
• Hydrocarbon meter
• Speed measurement meter - Tachometer
• Power measurement

Pneumercator Level Indicator or Bubbler gauge

 

যদি tank এর level measure করতে হয় তবে air supply line কে tank এবং gauge এর line এর সাথে connect করে দিতে হবে। আর যদি measure না করা হয় তখন switch-cock এমনভাবে turn করা হবে যেন air supply line close হয়ে যাবে এবং vent line, tank line এবং gauge line connects থাকবে, যেটা fig এ দেখা যাচ্ছে। Normally এভাবেই থাকবে সে, যেন কোন যায়গায় কোন air যাবে না, air will not be lost.

এখন tank এর level measure করার জন্য ধরি air supply line, gauge line এবং tank line এই 3 line একসাথে align করে রাখা হলো।

তো air supply line এ air pressure আছে যেটা tank এ যাচ্ছে bottom এ এবং pipeline এর end থেকে bubble উঠছে। এখন gauge এ যে pressure টা দেখাবে সেটা tank এর level বের করতে সাহয্য করবে।

এখন gauge এ যে pressure টা দেখাবে সেটা অবশ্যই 1 bar \ atmospheric pressure এর উপরে হবেই। কেননা tank টা সরাসরি খোলামেলা ভাবে আছে এবং liquid এর উপরে atmospheric pressure কাজ করছে।

এখন atmospheric pressure বা 1 bar pressure এর উপরে যেটা আছে সেটা হচ্ছে hρg.

ρ is the density of the liquid of the tank

h is the level of the tank

g is the gravitational acceleration 9.81 m/s² 

এখানে ρ হচ্ছে constant, g constant এবং hρg varying করে according to the h.

এখন ধরা যাক, tank এ পানি আছে যার h এর মান 10 meter, এক্ষেত্রে এই 10 meter এর সাথে ρg multiplied করলে 1 bar পাওয়া যাবে এবং gauge pressure হবে 2bar.

Gauge pressure=atmospheric pressure+ hρg pressure of water.

                            = 1 bar + 1 bar = 2bar.

এরকম 5 meter এর water column এর জন্য 1.5 bar pressure দেখাবে। 

এখন air supply line এ যদি 3 bar বা 5 bar pressure air দিয়ে দেয়া হয়, তবে সেটা tank এবং gauge এর লাইন দিয়ে যাবে কিন্তু gauge এ কেবল 1.5 bar বা 2 bar pressure দেখাবে। করন যদি overpressure দেওয়া হয় তবে সেটা বেড়িয়ে যাবে পানির বুদবুদ হয়ে যে air টা বেড়িয়ে যাচ্ছে তার সাথে, atmosphere এ। তাই যতই pressure এই air supply line দিয়ে দেয়া হক না কেন এটা মোটেও কোন fact নয়। কেবল liquid column hight এই determined করবে what is the pressure.

Rotameter

যখন নিচ থেকে উপরের direction এ flow হয়, তখন float এর উপর valocity acting করে এবং float উপরে দিকে উঠে। Float এর collar অনেকটা blade বা impaler এর মতো। যখন float উপরের দিকে উঠে তখন এটি সহ collar rotation করে, slowly rotate করে এবং একই position এ stuck হয়ে থাকবে না। Float উপরের direction এ উঠা মানে আরো অধিক flow. Glass এর তৈরি transparent tube এ flow rate marking করা থাকে। এই scale ই rate of flow rate প্রদর্শন করে। Scale এর top point হচ্ছে maximum flow rate. Tube জুড়ে differential pressure constant রাখা হয়।

VENTURI METER

Venturi meter হলো একটি পরিমাপক যন্ত্র, যার সাহায্যে কোন পাইপের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তরল পদার্থের নির্গমনের পরিমান নির্নয় করা হয়। এর তিনটি অংশ -

(ⅰ) Conical convergent section অর্থাৎ কেন্দ্রমুখী কোণ।

(ⅱ) Throttle.

(ⅲ) Conical diverzent section অর্থাৎ কেন্দ্রাভিমুখী কোণ।

এ যন্ত্রটি প্রবাহমান তরলের পাইপের মাঝপথে সংযুক্ত থাকে। এর দুই প্রন্তের ব্যাস প্রবাহী পাইপের ব্যাসের সমান এবং meter টি উভয়দিক থেকে সরু হয়ে মাঝখানে throut এর সৃষ্টি করেছে। প্রাবাহ পাইপ সংলগ্ন Venturi meter এর প্রথম ভাগকে কেন্দ্রমুখী কোণ বলা হয়। প্রস্থচ্ছেদ ক্ষেত্রফল ক্রমশ কমতে কমতে throat এ বেগ বৃদ্ধি পায় এবং চাপ হ্রাস পায়। কিন্তু উভয় ক্ষেত্রে শক্তি সমান বলে মিটারের প্রশস্ত পাইপ সংলগ্ন প্রান্ত ও throat এ বার্নোলীর সূ্ত্র প্রয়োগ করে তরল পদার্থের পরিমান নির্নয় করা হয়। প্রশস্ত প্রান্ত ও throat এ Piezometer অথবা U-tube manometer সংযুক্ত করে চাপের এই পার্থক্য নির্নয় করা হয়।

আর মিটারের শেষ অংশ throat এর পর কেন্দ্রাভিমুখী কোন ক্রমশ বিস্তৃত হয়ে নির্গমন পাইপের সাথে মিলেছে। এই কেন্দ্রাভিমুখী কোণের দৈর্ঘ্য কেন্দ্রমুখী কোণ অপেক্ষা 3 বা 4 গুণ বেশি হয়ে থাকে।

প্রবাহের ধারাবাহিক সমীকরণ (Equation of  continuity fluid flow):

কোন pipe বা channel এর ভিতর দিয়ে যদি অসংকোচনশীল তরল (incompressible fluid) অবিরত প্রবাহিত হতে থাকে তবে প্রতি second এ অতিক্রান্ত তরলের পরিমাণ পাইপের সকল section এ সমান থাকে। একে প্রবাহের ধারাবাহীক সমীকরণ বলে। তরলের প্রবাহের ক্ষেত্রে এটাই প্রথম এবং মৌলিক সমীকরণ (ⅱ)।

Bernoulli's equation:

Assume করা যাক, unit mass flow হচ্ছে এবং 1 এবং 2 এ engergy প্রায় সমান কারন friction এবং ‍shock loss কে very small ধরে বা এদের neglect করে ধরা হক। তাহলে incompressible fluid flow যার density ρ এর Bernoulli's equation করা যাক।

ধরি Kinatic Energy = KE এবং Potential Energy = PE. তাহলে-

KE at 1 + PA at 1= KA at 2 + PA at 2

= 1/2 mV₁² + P₁/ρ = 1/2 mV₂² + P₂/ρ

=1/2 V₁² + P₁/ρ = 1/2 V₂² + P₂/ρ _ _ _ _ (ⅰ)

[Considering unit mass flow অর্থাৎ1 kg flowing through the pipelipe]

এখন continuity equation হচ্ছে, তরল প্রবাহের পরিমান

                         Q = A₁V₁ = A₂V₂ _ _ _ _ (ⅱ)

অর্থাৎ প্রথম section এবং দ্বিতীয় section এর volume flow same অর্থাৎ per second এ qubic meter flow সমান। Pipe ‍এর cross sectional area উভয়ের A₁ এবং A₂ meter square এবং Valocity V₁ এবং V₂ meter per second.

So, AV= m² × ms^-1 = m³s^-1  এবং এই m³s^-1 for A₁V₁ ও A₂V₂ সমান।

Orifice বা Conversent-diversent nozole এ প্রথম অংশে pressure high থাকে এবং flow meter বসানো থাকে। P₁>P₂. তাদের মধ্যে differential pressure indicate করবে কতোটুকু flow rate হচ্ছে। Venturi meter ও  এমন একটি instrument. P₁ এবং P₂ এর point এ একটি menometer লাগানোর মাধ্যমে এই pressure difference নির্ণয় করা যায়।

এখন equation number ⅰ এবং ⅱ থেকে flow, Q=k√p যেখানে p হচ্ছে differential pressure এবং p=(P₁-P₂) আর k হচ্ছে constant।

তো এই method ব্যবহারা করে Orifice এবং Venturi meter কে transducer হিসাবে ব্যবহার করা হয় অর্থাৎ flow energy কে pressure difference এ convert করা হয়। এখানে flow Q এবং pressure diffence Δp এদের মধ্যে সম্পর্ক হচ্ছে Q = k√Δp.

ELECTROMAGNETIC FLOW METER

 এখানে magnetic field এর মধ্যে moving conductor হিসাবে liquid যা pipeline এর ভিতরে থাকে। এই magnetic field তরলে potential differecnce তৈরি করে। AC বা DC current দিয়ে electromagnet টি তৈরি।

এখন emf e, flux density B, তরলের বেগ v, pipe diameter d হলে e= Bvd        Q ∝ e.

North থেকে south এর দিকে magnatic flux line গুলো move করে। যখন fluid এই flux line গুলোকে cut করে তখন induced emf create হয় যা electrode এর মাধ্যমে নির্নয় করা হয়। emf কতোটুকু create হচ্ছে তা depend করে কতোটুকু flux cut হচ্ছে তার উপরে। Liquid valocity যতো হবে ততো বেশি flux cut হবে এবং ততো বেশি emf create হবে। Sea water এ sodium এবং chloride ion এর তারতম্য থাকতে পারে যার কারনে fresh water এর ক্ষেত্রে এটি more suitable. সুতরাং pipe diameter ও flux density সবসময় constant থাকে বলে liquid valocity বাড়লে flux cut ও বাড়বে এবং এই সূত্র থেকে emf এর পরিমান নির্নয় করা হয় এবং এই emf সরাসরি flow rate এর সাথে proportional হয়।                                              

ROTORMETER

Positive displacement type এর duplex rotor কে casing এর মধ্যে axial direction এ end bearing এর মাধ্যমে বসানো থাকে, যেন এটা bearing plate এর clear run করায়। উভয় end bearing এবং spindle কে shaft এর মাধ্যমে fixed করানো থাকে, যেখানে bearing buse গুলো rotor এর সাথে fixed এবং rotation টা end bearing এরং shaft এর সাথে related. Rotor তার শেষের অংশে এবং শুরুর অংশে gear wheel cary করে এবং এর মাধ্যমে উভয় rotor পরস্পরের সাথে coupled করা এবং liquid in এবং out এর মাধ্যমে shaft ঘূড়াতে ভূমিকা রাখে।

এখন Fluid in এবং out হয় যখন তখন এই rotor এর মাধ্যমে shaft কে ঘুড়িয়ে দেয়। যতো বেশি fluid flow ততো বেশি shaft ঘুড়বে। চিত্র অনুযায়ী এর বাম পাশের rotor anticlock wise ঘুড়লে তার সাথে ডান পাশের rotor clockwise ঘুড়বে।  দুই rotor এর speed সমান হবে।

তো এখন mass flow নির্ণয় করতে গেলে আমাদের এদের যে কোন একটি rotation এর shaft প্রয়োজন হবে। চিত্র নাম্বার D অনুযায়ী right side gear shaft কে meter এর বাইরে আনা হয়েছে extended করে এবং একটি magnetized shaft এর সাথে mound করা হয়েছে, যা হচ্ছে inner magnet এবং inner magnet এর বাইরের দিকে থাকবে outer magnet. এগুলো হচ্ছে permanent magnet.

এখন outer magnet এর ভিতর যদি inner magnet ঘুড়ে তবে induced emf generate হয়।

 Electromagnetic force emf  এখানে flow rate এর সমান হয়।

এই rotormeter এ যে কোন density এর liquid যেমন sea water বা fresh water এর flow rate বের করা যায়।