СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РОДА ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2010 года по МПК G01N27/06 

Изобретение относится к способу определения качества жидкостей при использовании их электромагнитных характеристик и может быть использовано при оценке больших масс жидкостей при проведении экологических мероприятий: при очистке водных бассейнов, для быстрого и надежного обнаружения отклонения качества от стандарта авиационных реактивных топлив, моторных смазывающих и охлаждающих масел, нефти и их смесей, генетических растворов, пищевых продуктов.

Известны различные способы определения качественных характеристик жидкостей при использовании их электрических или электромагнитных характеристик.

Известен «Способ определения воды в минеральном масле» (Пат. РФ №1636757, G01N 27/22 от 23.03.1991), где определение воды в минеральном масле проводят измерением величины диэлектрической проницаемости и температуры и по предварительно полученной градуировочной зависимости определяют массовую долю воды в масле с целью повышения точности, дополнительно строят двухмерную градуировочную зависимость приращения диэлектрической проницаемости масла как функцию от давления и температуры, измеряют диэлектрическую проницаемость исследуемого масла при нормальных условиях и ее диэлектрическую проницаемость при рабочем давлении и температуре и по результатам измерений с использованием двух градуировочных зависимостей определяют массовую долю воды в масле.

Однако данный способ очень трудоемок, хотя и решает задачу контроля состава вещества при анализе эмульсий и растворов.

Известен «Способ определения качества нефти или их смесей» (Пат. РФ №2065157, G01N 27/02 от 10.08.1996), где определение качества нефти или их смесей проводят измерением активной электропроводности нефти или смеси нефтей по крайней мере на двух разных частотах электромагнитных колебаний в диапазоне частот от 1 кГц до 5 МГц, в диапазоне температур от 0 до 50°С с последующим расчетом отношения величины активных электропроводностей и найденное значение используют как основной критерий для определения качества нефти или их смесей.

Однако недостатком данного способа является узкая область использования данного метода, не позволяющая определять одновременно род и качество жидкостей при экстремальных условиях, например при проливе больших количеств неизвестной жидкости для быстрого и надежного обнаружения отклонения качества от стандарта.

Задачей данного изобретения является создание оперативного, экстренного определения рода и качества жидкостей как органического, так и неорганического класса соединений путем измерения их электромагнитных характеристик.

Сущность настоящего изобретения заключается в следующем. Измеряют удельные активные электропроводности жидкости в диапазоне частот от 1 кГц до 10 МГц для двух разных температур в интервале от точки кипения до точки замерзания жидкости и по пересечению зависимостей удельных активных электропроводностей от частоты электромагнитных колебаний поля находят характеристическую частоту колебаний, которую используют как основной критерий определения рода и качества жидкости.

Выбранный диапазон частот электромагнитных колебаний позволяет характеризовать изменение энергетики, сохраняя активную удельную электропроводность неизменной, определяемой жидкости при различных температурах.

Выбранный диапазон температур обусловлен тем, что ниже температуры замерзания жидкость застывает, а выше температуры кипения происходит появление газовой фазы, что отражается на измерениях.

Способ определения рода и качества жидкостей проводят на установке, включающей в себя:

- емкостной датчик типа ДП, в конструкции которого имеется измеритель температуры;

- электронный блок, обеспечивающий воздействие на исследуемую жидкость электромагнитного поля с частотой (f) от 1 кГц до 10 МГц;

- индикатор удельных электрических показателей частотных зависимостей жидкостей.

В качестве оперативного измерителя показателей температуры жидкости (t), активной проводимости (g), удельной активной электропроводности(æ) и характеристической частоты электромагнитного колебания поля (F_x) используют компьютеризированную систему анализа (КСА) или систему, ей подобную.

Исследование рода и качества жидкости проводят в следующем порядке:

1. Подготовленный чистый и сухой датчик ДП помещают в сосуд, заполненный исследуемой жидкостью.

2. Жидкость термостатируют и проводят измерения удельной активной электропроводности при изменении диапазона частот электромагнитных колебаний от 1 кГц до 10 МГц для двух температур исследуемой жидкости.

Как видно из приведенных примеров, представленных в таблицах 1 и 2, каждому роду жидкостей соответствует своя частота электромагнитных колебаний (F_x) и удельная активная электропроводность (æ). Погрешность определения F_x не превышала 10^-5 Гц, а удельной электропроводности (æ) не превышала 1% относительных.

Для примера на чертеже приведена графическая зависимость проводимости водопроводной воды от частоты электромагнитных колебаний при температурах t₁=17°С и t₂=37°С. По точке пересечения этих зависимостей и определяется характеристическая частота F_x. Погрешность по частоте - 10^-5 Гц. Погрешность по активной проводимости - ±1%.

Преимущество предлагаемого способа определения рода и качества жидкостей заключается в высокой точности и оперативности определения всех изменений, происходящих в жидкости, особенно при оценке больших масс жидкостей, в том числе воды. Указанный способ оперативен и точен, так как оценку изменения в составе жидкостей производят путем использования основного критерия, определяющего характеристическую частоту электромагнитных колебаний, присущую только данному роду и качеству жидкости, в совокупности с удельными показателями.

Таблица 1 № п/п Жидкость t₁, °с t₂, °С F_x, кГц æ, См/м Растительные масла 1. Подсолнечное масло «Золотое семечко», рафинированное 15 39 10 1,8·10^-9 2. Подсолнечное масло «Natura», рафинированное, ГОСТ Р524-2005 15 39 12,6 2,5·10^-9 3. Подсолнечное масло «Дары Кубани», нерафинированное, ГОСТ Р52465-2005 17 39 17,4 6,2·10^-9 Нефть и продукты перегонки 4. Западносибирское месторождение 10 50 300 2,5·10^-6 5. Ухтинское месторождение 10 50 400 1,2·10^-6 6. Калининградское месторождение 10 50 1500 0,5·10^-6 7. Керосин (нафтил), ТУ 38.001244-81 16 50 1150 4,6·10^-7 8. Моторное масло исходное, "King Oil", 5W 050 15 40 1445 4,8·10^-7 Реактивные топлива 9. Несимметричный диметилгидразин(НДМГ) - (CH₃)₂N₂H₂ минус 60 60 3800 8·10^-5 10. ТГ-02, равные доли (С₂Н₅)₃NH₂ (триэтиламина) и
C₆H₆NH₂(ксилидина) минус 60 60 4000 3,4·10^-5 11. Пронит (партия 1) 19,5 34,0 1440 5,6·10^-5 12. Пронит (партия 2) 15,6 36,5 5700 4,7·10^-5 Вода 13. Вода дистиллированная 13 39 2520 11,5·10^-4 14. Вода водопроводная, после фильтра «Аквафор» 17 37 5450 4,4·10^-2

Таблица 2 Измеряемая среда t, °C f, кГц g, нСм æ ·10^3, См/м F_x, кГц Вода водопроводная, после фильтра «Аквафор» 17 5000 15601000 29,58 5433 5200 17915000 33,97 5400 21012000 39,84 5600 30000000 56,88 37 5000 18108000 34,33 5200 20238000 38,37 5400 22653000 42,95 5600 25066000 47,53 Вода дистиллированная 13 1000 105370 0,23 2520 2000 192060 0,41 5000 22422000 42,44 39 1000 206120 0,45 2000 329730 0,70 5000 2138850 4,05

Способ согласно изобретению заключается в том, что измеряют удельные активные электропроводности жидкости при изменении диапазона частот электромагнитных колебаний жидкости от 1 кГц до 10 МГц для двух любых температур жидкости от ее точки кипения до точки замерзания и по пересечению зависимостей удельных электропроводностей от частоты колебаний находят характеристическую частоту колебаний, которую используют как основной критерий определения рода жидкости. Преимущество способа заключается в высокой точности и оперативности. 2 табл., 1 ил.

Способ определения рода жидкостей, заключающийся в том, что измеряют электрический параметр жидкости, который используют как основной критерий определения рода жидкости, отличающийся тем, что измеряют удельные активные электропроводности жидкости при изменении диапазона частот электромагнитных колебаний жидкости от 1 кГц до 10 МГц для двух любых температур жидкости от ее точки кипения до точки замерзания и по пересечению зависимостей удельных электропроводностей от частоты колебаний находят характеристическую частоту колебаний, которую используют как основной критерий определения рода жидкости.