Füllstandsmessung · Lernmodul

Die Einperlmethode

Inertgas perlt am Ende eines Tauchrohrs in einen geschlossenen Behälter. Im Gleichgewicht ist der Gasdruck im Rohr gleich Behälterdruck plus hydrostatischem Druck – daraus folgt die Füllhöhe.

Anlage
Zeitraffer {{ speedLabel }} · Tank 2,00 m · A = 0,5 m²
berechnet h0 N₂ Inertgas Regler Drossel Entlüftung pe2 pe1 Manometer Zulauf Ablauf {{ svgLabels }}
Lernpfad
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{{ t.note }}
Berechnung live
pabs,1=pe1 + pamb + phyd
pabs,2=pe2 + pamb
Druckgleichgewicht am Rohrende:
pabs,1 = pabs,2⇒phyd = pe2 − pe1
h=phydϱ · g+h0
phyd={{ fPe2 }} − {{ fPe1 }}={{ fPhyd }}
h={{ fPhyd }}{{ rhoLabel }} kg/m³ · 9,81 N/kg+{{ h0Label }}
h={{ hRawLabel }} + {{ h0Label }}
h={{ hCalcLabel }}
Ohne h0 wird nur die Flüssigkeitssäule über dem Rohrende erfasst – der Messwert ist um {{ h0Label }} zu niedrig.

Geschlossener Behälter: Im leeren Behälter herrscht zu Beginn Umgebungsdruck pamb = 1,013 bar, also pe1 = 0. Zulaufende Flüssigkeit verdichtet das Gaspolster, eingeperltes Gas vergrößert die Gasmenge – beides lässt pe1 steigen. Da pe1 auf Oberfläche und Rohrende gleichermaßen wirkt, fällt es in der Differenz heraus.

Bedingung: Der Vordruck muss stets größer sein als der Behälterdruck plus der größte zu erwartende hydrostatische Druck. Sonst steigt Flüssigkeit ins Rohr und der Messwert ist zu niedrig. Die Zulaufpumpe fördert bis 3 bar Gegendruck.

Einheiten: 1 bar = 100 000 Pa. Eine Wassersäule von 1 m erzeugt rund 9 810 Pa ≈ 0,098 bar. Absolutdruck = Überdruck + Umgebungsdruck.