Hiệu chuẩn tỷ trọng kế

Tỷ trọng kế

Tỷ trọng kế cầm tay là công cụ dùng để đo khối lượng riêng, nồng độ (mặn, ngọt, cồn..) của các chất hóa học trong môi trường phòng thí nghiệm, nhà máy sản xuất nước uống. Thiết kế chia độ với một hoặc nhiều thang đo giống trọng lượng riêng, được phân ra thành 5 loại cơ bản:

• API trọng lực: sử dụng trong ngành công nghiệp dầu khí.
• Thang đo Baume: dành cho lĩnh vực công nghiệp hóa chất, y dược.
• Cân Brix: ứng dụng trong sản xuất nước ép trái cây, rượu vang và đường
• Quy mô Plato: áp dụng với ngành sản xuất bia.
• Thang đo Twaddell: xài trong lĩnh vực công nghiệp tẩy, nhuộm.

Cấu tạo

Cấu tạo cơ bản của tỷ trọng kế gồm ống thủy tinh rỗng kín có chứa thang đo chia độ, phần đáy hình nón hoặc hình bán cầu hơi phình ra, bên trong chứa chì hoặc thủy ngân giúp nó chìm vào chất lỏng hiệu quả.

Phân loại

Tỷ trọng kế có nhiều kiểu dáng, mẫu mã, kích thước khác nhau nên được phân loại dựa trên cơ chế hoạt động và công dụng để dễ phân biệt.

Theo cơ chế hoạt động gồm 2 loại: điện tử và cơ năng.

• Tỷ trọng kế điện tử: chỉ cần thả vào dung dịch cần đo, đọc kết quả trên hiển thị trên màn hình sau vài giây.
• Tỷ trọng kế cơ năng: cấu trúc đơn giản, đặt vào dung dịch, đợi đến khi cân bằng và đọc kết quả đo.

Theo công dụng có 4 loại phổ biến: đo độ mặn (nước biển), xăng đầu, nồng độ cồn.

• Tỷ trọng kế đo độ mặn còn gọi là tỷ trọng kế đo nước biển: xác định độ mặn của nước biển một cách nhanh chóng, dễ dàng.
• Tỷ trọng kế đo xăng dầu: đo chuyên biệt từng loại chỉ tiêu, với thang đo đễ đọc.
• Tỷ trọng kế đo độ cồn: chủ yếu là rượu và nước, với thang đo phần trăm thể tích rượu dựa trên trọng lượng đã tính toán.

Ứng dụng

Tỷ trọng kế thủy tinh được sử dụng chủ yếu trong ngành sản xuất đồ uống, phòng thí nghiệm để đo lường tỷ trọng dung dịch.

Phòng thí nghiệm

Giúp xác định khối lượng riêng của Axit Sunfuric, chất làm mát/ chất chống đông cho Ethylene Glycol. Đối với Propylene Glycol thì không thể đo được do thực tế là khi nồng độ lên đến 70% trọng lượng riêng tăng lên, nhưng trên 70% trọng lượng riêng giảm.

Công nghiệp thực phẩm

Tỷ trọng kế đánh giá chất lượng nước, đo mức ô nhiễm, phân tích hóa chất. Trong sản xuất thực phẩm, kiểm tra độ đặc dung dịch, hỗ trợ sản xuất nước ngọt, rượu, cồn. Đo tinh khiết sữa bò cho ra sữa nguyên chất, chất lượng cao.

Cách sử dụng

Cách sử dụng tỷ trọng kế khá đơn giản, chỉ cần thực hiện theo 4 bước sau:

Bước 1. Thêm chất lỏng từ từ vào thùng chứa cao, lựa chọn bình chia độ nếu có thể. Đặt bình trên bề mặt phẳng, không bị rung chuyển.

2. Nhẹ nhàng đặt tỷ trọng kế vào bên trong chất lỏng, di chuyển nó cho đến khi tỷ trọng đạt thăng bằng.

3. Vị trí mà bề mặt chất lỏng tiếp xúc với thân tỷ trọng kế sẽ liên quan đến mật độ tương đối, đó là kết quả cần đo.

4. Giá trị của tỷ trọng kế tùy thuộc vào mức tương quan với mật độ của chất lỏng đó. Lặp lại quá trình này nếu cần để đảm bảo độ chính xác của đo lường.

Cách đọc tỷ trọng kế dựa trên thanh chia vạch. Khi nó chìm sâu ở mức tương ứng, hãy giữ thiết bị ở trạng thái cân bằng, đọc kết quả tại vị trí mặt dung dịch gặp thanh chia vạch.

Hiệu chuẩn

Hiệu chuẩn tỷ trọng kế là so sánh kết quả đo lường của thiết bị với giá trị chuẩn, được thực hiện bởi các trung tâm hiệu chuẩn, kiểm định với đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm và trang thiết bị máy móc theo quy định.

Ưu điểm

Hiệu chuẩn tỷ trọng kế đảm bảo độ chính xác của đo lường. Các yếu tố như điều kiện làm việc, va chạm, rung động có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị. Thực hiện định kỳ giúp sớm phát hiện các lỗi, khắc phục kịp thời, tránh phát chi phí do kết quả đo lường không chính xác.

Phạm vi áp dụng

Áp dụng cho tỷ trọng kế (gọi tắt là UUT) có phạm vi đo: (600 ÷ 2000) kg/m3, độ không đảm bảo đo hoặc độ chính xác ≤ 0,2 kg/m3 dùng để kiểm định tỷ trọng kế.

Các phép hiệu chuẩn

Kiểm tra bên ngoài

Kiểm tra kỹ thuật

Kiểm tra đo lường

Điều kiện

Nhiệt độ: (20 ± 1) oC;

Độ ẩm không khí: ≤ 80 %RH (không đọng sương).

Có trang bị tủ hút, khẩu trang hoặc mặt nạ phòng độc, trang thiết bị phòng chống cháy.

Chuẩn bị

Chuẩn bị đầy đủ các phương tiện, công cụ, thiết bị theo danh sách.

Thực hiện kiểm tra 5 điểm trên thang đo của tỷ trọng kế, loại bỏ điểm đầu và cuối. Mỗi điểm tương ứng với 10%, 30%, 50%, 70%, 90% chiều dài thang đo.

Sử dụng cồn etylic để làm sạch tỷ trọng kế. Đối với tỷ trọng kế sử dụng trong hỗn hợp xăng dầu, rửa bằng xăng có khối lượng riêng 730kg/m³.

Để ráo dụng cụ trước khi sử dụng để tránh va đập hoặc cọ sát mạnh.

Tiến hành pha chế dung dịch hiệu chuẩn theo yêu cầu.

Đặt ống chứa dung dịch hiệu chuẩn vào bể ổn nhiệt với nhiệt độ ổn định là 20°C.

Quy trình

Quy trình hiệu chuẩn tỷ trọng kế gồm 3 bước: kiểm tra bên ngoài, kiểm tra kỹ thuật, kiểm tra đo lường.

Kiểm tra bên ngoài

• Bề mặt làm từ thủy tinh trong suốt, nhẵn, không có bọt khí đường gợn hay các lỗi do chế tạo khác.
• Thang đo lắp cố định vào dụng cụ, vạch chia độ phải sắc nét và đều nhau.
• Vật liệu đầm phải được giữ cố định.
• Đảm bảo giữ nguyên nhãn mác thể hiện đầy đủ thông tin: phạm vi đo, giá trị độ chia, kiểu, tên cơ sở sản xuất, số sản xuất, các thông tin khác (nếu có

Kiểm tra kỹ thuật

• Điểm bắt đầu thang đo cách đầu thanh đo ít nhất 15 mm.
• Điểm cuối thanh đo cách chỗ thay đổi tiết diện ngang UUT ít nhất là 3 mm.
• Thang đo nằm trong thanh đo, các vạch chia phải vuông góc với trục, không bị đứt đoạn.
• Khoảng cách giữa hai vạch chia bất kỳ không vượt quá 3mm và nhỏ hơn 0.8mm.
• Khi thả vào dung dịch, tỷ trọng kế phải nổi thẳng đứng, vạch trên thang đo nằm ngang với bề mặt chất lỏng.

Kiểm tra đo lường

Phương pháp hiệu chuẩn: so sánh kết quả đo của UUT với thiết bị chuẩn đo khối lượng riêng trong cùng một dung dịch hiệu chuẩn với nhiệt độ ở (20 ± 0,02) °C.

Tiến hành hiệu chuẩn:

• Xác định giá trị khối lượng riêng dung dịch hiệu chuẩn bằng thiết bị chuẩn đo khối lượng riêng.
• Tiến hành đo bằng UUT cần hiệu chuẩn.

Ước lượng độ không đảm bảo đo

Dưới đây là bảng tổng hợp các nguyên nhân gây ra độ không đảm bảo đo khi hiệu chuẩn dụng cụ tỷ trọng kế trong phòng thí nghiệm.

Xử lý chung

Nếu độ không đảm bảo đo hoặc độ chính xác ≤ 0,2 kg/m3, tỷ trọng kế sẽ được cấp chứng chỉ hiệu chuẩn theo quy định.

Trong trường hợp độ không đảm bảo đo hoặc độ chính xác > 0,2 kg/m3, không cấp chứng chỉ hiệu chuẩn mới và xóa dấu hiệu chuẩn cũ (nếu có).

Chu kỳ hiệu chuẩn của tỷ trọng kế là 12 tháng.