Dichte
Was bedeutet der Begriff?
Wie schwer ist eine bestimmte Menge eines Mediums? Die Dichte beantwortet diese Frage, indem sie die Masse m durch das Volumen V teilt: ρ = m / V. Als Einheiten eignen sich beispielsweise kg/m³ und g/ml. Masse und Volumen müssen sich auf dieselbe Probe beziehen.
Bedeutung für die Prozessmessung
In einer Anlage hilft die Dichte dabei, Änderungen eines Produkts zu beobachten. Welcher Stoff diese Änderung verursacht, zeigt der Dichtewert allein jedoch nicht. Soll daraus eine Konzentration berechnet werden, braucht es eine für das jeweilige Gemisch geprüfte Beziehung und festgelegte Temperaturbedingungen.
Wie lässt sich ein Dichtewert im Betrieb einordnen?
Ein frei gewähltes Rechenbeispiel: 400 ml Flüssigkeit besitzen ohne Gefäß eine Masse von 460 g. Daraus folgen 1,15 g/ml beziehungsweise 1.150 kg/m³. Vor einem Vergleich mit einem Prozesswert müssen Probenzeitpunkt und Temperatur feststehen.
Auch eingeschlossene Luft kann den Vergleich verändern. Für Mischungen mit wechselnder Rezeptur reicht eine einzige Dichtekurve nicht zwangsläufig aus: Unterschiedliche Anteile mehrerer Bestandteile können zu ähnlichen Dichtewerten führen. Legen Sie deshalb zuerst fest, ob die Prozessdichte oder ein Wert bei einer Bezugstemperatur benötigt wird. Eine Trockensubstanzangabe erfordert dagegen eine eigene, zum Trocknungsverfahren passende Referenz.
Masse, Volumen und Temperatur gemeinsam betrachten
Die Angabe einer Dichte wird erst durch Einheit und Bezugsbedingungen eindeutig. Ein Prozesswert in kg/m³ bei Betriebstemperatur und ein Laborwert bei einer festgelegten Bezugstemperatur sind nicht unmittelbar dasselbe Ergebnis. Dokumentieren Sie daher bei einer Vergleichsprobe sowohl die gemessene Temperatur als auch den verwendeten Bezug. Bei einem aufgefangenen Produkt muss außerdem die Masse des leeren Gefäßes vom Gesamtgewicht abgezogen werden. Das zugehörige Volumen muss sich auf genau diese Produktmenge beziehen.
Bei einer Abweichung sollten Sie zuerst Probenahme und Produktzustand kontrollieren. Eingeschlossene Luft, eine ungleichmäßige Feststoffverteilung oder ein anderer Zeitpunkt können erklären, warum Labor und Prozess verschiedene Werte zeigen. Eine nachträgliche Änderung der Kalibrierung ohne diese Prüfung kann eine Ursache verdecken, anstatt sie zu beseitigen. Wiederholte, zeitlich zugeordnete Vergleichsproben liefern eine bessere Grundlage für die Bewertung.
Wird die Dichte zur Berechnung einer Konzentration genutzt, gehört auch die Produktzusammensetzung zur Dokumentation. Eine für eine bestimmte Mischung geprüfte Beziehung ist nicht automatisch für andere Rezepturen gültig. Für die Auslegung einer Messstelle sollten deshalb Messbereich, Temperaturbereich, mögliche Lufteinträge und typische Produktwechsel gemeinsam beschrieben werden.