СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКИХ СУСПЕНЗИЙ Российский патент 1999 года по МПК G01N9/26 

Предлагаемое изобретение относится к способам определения плотности жидких суспензий путем измерения разности давлений и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например химической, нефтяной, нефтехимической и других, где существует необходимость определения плотности жидких суспензий, содержащих твердые частицы.

Известен способ определения плотности, основанный на измерении гидростатического давления, создаваемого столбом жидкости постоянной высоты, которое пропорционально ее плотности. Величина гидростатического давления равна произведению глубины погружения пьезотрубки на плотность исследуемой жидкости и измеряется при помощи дифманометра. Выходной сигнал дифманометра пропорционален плотности жидкости, так как величина разницы глубины погружения пьезотрубок постоянна.

Недостатком этого способа является недостаточная его надежность, так как в исследуемой жидкости находятся твердые частицы, и в тех случаях, когда перемешивание прекращается или отсутствует, твердые частицы выпадают в осадок, что вызывает нарушение нормальной работы одной из пьезотрубок, частично или полностью забивая ее.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения плотности жидких суспензий, основанный на измерении разности давлений, путем подачи анализируемой и сравнительной жидкостей в соответствующие напорные емкости и последующей подачи жидкостей на дифманометр, измеряющий разность давлений.

Недостатком этого способа является так же недостаточно высокая его надежность в промышленных условиях, вследствие наличия в жидкости твердых частиц, которые в процессе работы выпадают в осадок в нижней части емкости и напорном трубопроводе анализируемой жидкости, закупоривая плюсовую импульсную линию дифманометра.

В основу изобретения поставлена задача создания способа для определения плотности жидких суспензий, в котором путем новой взаимосвязи известных операций способа с дополнительно введенной новой операцией обеспечивается возможность предотвращения осаждения твердых частиц и закупоривания плюсовой линии дифманометра.

Эта задача решается благодаря тому, что в известном способе для определения плотности жидких суспензий, основанном на измерении разности давлений анализируемой и сравнительной жидкостей путем подачи их в напорные емкости и последующей подачи жидкостей на дифманометр, измеряющий разность давлений, согласно предлагаемому изобретению, анализируемую жидкость одновременно с подачей на дифманометр возвращают в напорную емкость
Предложенный способ определения плотности жидких суспензий позволяет предотвратить оседание твердых частиц в анализируемой жидкости и закупоривание импульсной линии дифманометра путем создания разности давлений анализируемой жидкости, подаваемой на дифманометр и возвращаемой в напорную емкость, создавая тем самым ее циркуляцию за счет того, что давление, дополнительно создаваемое в анализируемой жидкости для ее возврата в напорную емкость, постоянно сбрасывается, путем подачи анализируемой жидкости в открытую напорную емкость, сообщающуюся с атмосферой, и расходуется на создание скоростного напора, предотвращающего осаждение твердых частиц в напорном трубопроводе, но величина его ограничена допускаемой погрешностью измерения плотности.

Разность давлений создают, например, с помощью нагнетателя, принцип действия которого может быть различным: электрическим, пневматическим или гидравлическим,
Поиск, проведенный по источникам научно-технической и патентной информации, показал, что предложенная совокупность признаков является новой, так как она не известна из уровня техники.

Предлагаемое изобретение имеет изобретательский уровень, так как отличительный признак, хотя известен сам по себе, однако в предложенной взаимосвязи и с таким результатом нигде не использовался.

Предложенный способ характеризуется новой совокупностью признаков, который обеспечивает получение качественно нового технического результата, а именно предотвращение оседания твердых частиц и закупоривание плюсовой импульсной линии дифманометра, что повышает надежность способа.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом и примером осуществления способа.

На чертеже представлен общий вид системы измерения плотности жидких суспензий.

Система включает дифманометр 1, последовательно соединенный с вторичным прибором 2, две напорные емкости 3, 4 с переливными патрубками 5, 6 и напорными трубопроводами 7, 8, причем напорный трубопровод 7 соединен с плюсовым входом дифманометра 1, а напорный трубопровод 8 соединен с минусовым входом дифманометра 1.

Напорный трубопровод 7 дополнительно соединен с напорной емкостью 5 посредством возвратного трубопровода 9, снабженного пневматическим нагнетателем 10, для создания давления анализируемой жидкости, возвращаемой в напорную емкость 3 через возвратный трубопровод 9.

Способ осуществляют следующим образом. Анализируемую жидкую суспензию подают на вход напорной емкости 3, из которой через напорный трубопровод 7 ее подают на плюсовой вход дифманометра 1 и одновременно через возвратный трубопровод 9 анализируемую жидкость под давлением, создаваемым нагнетателем 10, возвращают в напорную емкость 3.

Создавая таким образом разность давлений анализируемой жидкости в трубопроводах 7 и 9, она циркулирует в системе: напорная емкость 3 - сливной патрубок 5 - напорный трубопровод 7 - плюсовой вход дифманометра 1 - возвратный трубопровод 9, независимо от подачи свежей анализируемой жидкой суспензии в напорную емкость 3 из технологического процесса.

Одновременно в напорную емкость 4 подают сравнительную жидкость, которую по напорному трубопроводу 8 подают на минусовый вход дифманометра 1. Выходной сигнал дифманометра 1 поступает на вход вторичного прибора 2, шкала которого градуирована в единицах плотности, а начало шкалы соответствует случаю равенства минимальной плотности анализируемой жидкой суспензии и плотности сравнительной жидкости.

В нижней части напорного трубопровода 7 возникает давление P, создаваемое гидростатическим столбом H анализируемой жидкой суспензии и ее скоростным напором выраженным в метрах, величина которого равна

где ρa - плотность анализируемой жидкой суспензии,
g - ускорение силы тяжести,
V - линейная скорость анализируемой жидкой суспензии внутри напорного трубопровода 7,
H - высота гидростатического столба жидкости.

Ниже приведены результаты расчета, обоснование и условия допустимости пренебрежения величиной давления, создаваемого скоростным напором.

Практически, на плюсовой вход дифманометра 1 поступает давление P(+) = ρa•g•H.
На минусовый вход дифманометра 1 поступает давление, создаваемое гидростатическим столбом H сравнительной жидкости, величина которого равна P(-) = ρcgH.
На выходе дифманометра 1 формируется сигнал, пропорциональный разности входных давлений;

Выходной сигнал дифманометра 1 поступает на вход вторичного прибора 2, который градуирован в единицах плотности.

Началу шкалы вторичного прибора 2 соответствует минимальная плотность анализируемой жидкой суспензии, равная плотности ρc сравнительной жидкости, при этом входной сигнал P_вых дифманометра 1 соответствует его нулевому выходу.

Расчет погрешности способа определения плотности жидких суспензий от влияния скоростного напора анализируемой жидкости внутри напорного трубопровода 7:
Исходные данные и обозначения, принятые в расчете:
1. Погрешность дифманометра - δ_g = 0,5%.

2. Погрешность вторичного прибора - δ_в.пр. = 0,5%.

3. Погрешность, вызванная циркуляцией анализируемой жидкости δ_ц (приведена в таблицах 1, 2).

4. Общая погрешность измерения плотности плотномера (приведена в таблицах 1, 2).

5. Скорость жидкости в напорном трубопроводе 7 - V (м/с).

6. Высота напорного трубопровода 7 - H (м).

7. Скоростной напор анализируемой жидкости в напорном трубопроводе H_ск (м).

8. Общая погрешность системы измерения плотности - δ плотномера, %.

9. Плотность анализируемой жидкости - ρa (кг/м³).

10. Плотность сравнительной жидкости ρc (кг/м³).

Результаты расчета приведены в таблицах 1 и 2, когда высота гидростатического столба жидкости равна H = 1 м и H = 2 м.

Как правило, используемые промышленные дифманометры и вторичные приборы имеют класс точности 0,5 и более. Следовательно, даже при отсутствии циркуляции анализируемой жидкости, суммарная погрешность системы измерения плотности δ плотномера равна 0,7071 и более.

Циркуляция анализируемой жидкости в предлагаемом способе определения плотности, проходящей со скоростью V меньшей или равной 0,3 м/сек, хотя и повышает погрешность измерения плотности на величину:
(0,838-0,707) = 0,13%, при высоте H = 1 м или
(0,742-0,707) = 0,035%, при высоте H = 2 м, но значительно повышает надежность способа.

Высота H гидростатического столба анализируемой жидкой суспензии выбирается исходя из необходимого диапазона шкалы плотномера и шкалы дифманометра. Как правило, принимают H больше 1. В этих случаях погрешность, вносимая циркуляцией анализируемой жидкой суспензии, незначительна.

Область использования: химическая, нефтехимическая промышленности, где существует необходимость определения плотности жидких суспензий, загрязненных твердыми частицами. Способ определения плотности жидких суспензий основан на измерении разности давлений анализируемой и сравнительной жидкостей путем подачи их в напорные емкости с последующей подачей жидкостей на дифманометр, измеряющий разность давлений. Согласно изобретению, анализируемую жидкость подают на дифманометр, создавая ее циркуляцию через напорную емкость. Технический результат: предотвращение оседания твердых частиц и закупоривание плюсового входа дифманометра. 2 табл., 1 ил.

Способ определения плотности жидких суспензий, основанный на измерении разности давлений анализируемой и сравнительной жидкостей путем подачи их в напорные емкости и последующей подачи жидкостей на дифманометр, измеряющий разность давлений, отличающийся тем, что подачу анализируемой жидкости на дифманометр осуществляют путем ее непрерывной циркуляции через напорную емкость.