УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ РАСХОДА ГАЗА Российский патент 2011 года по МПК G01F1/72 G01L23/04 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителям динамической составляющей расхода газа при термическом пиролизе изношенных шин и резинотехнических изделий.

Предлагаемое устройство для измерения динамической составляющей расхода газа предназначено для измерения динамического (переменного во времени) расхода рециркулируемого газа, подводимого по трубопроводу в нижнюю часть реактора и периодически изменяющегося во времени при пиролизе изношенных шин, путем измерения динамической составляющей части расхода рециркулируемого газа, проходящего из трубопровода рециркулируемого газа в пневматическую емкость постоянного объема.

Известны расходомеры переменного перепада давления (П.П.Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. -4-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1989. - 701 с., стр.10-68). «В состав расходомера входят: преобразователь расхода, создающий перепад давления; дифференциальный манометр, измеряющий этот перепад, и соединительные трубки между преобразователем и дифманометром» (П.П.Кремлевский, стр.10). «В зависимости от принципа действия преобразователя расхода данные расходомеры подразделяются на шесть самостоятельных групп, внутри которых имеются конструктивные разновидности преобразователей» (П.П.Кремлевский, стр.10). Расходомеры с гидравлическим сопротивлением основаны на зависимости от расхода перепада давления, создаваемого гидравлическим сопротивлением. «Применяются подобные расходомеры преимущественно для измерения малых расходов…» (П.П.Кремлевский, стр.12).

Однако эти расходомеры не предназначены для измерения динамической составляющей расхода газа.

Известны устройства измерения переменных расходов (П.П.Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. 4-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1989. - 701 с., стр.573-604).

Однако эти расходомеры имеют повышенную чувствительность к переменным расходам среды, измеряют общий суммарный расход как от статической (постоянной), так и динамической (переменной) составляющих расхода, и не выделяют в виде отдельного параметра динамическую составляющую расхода газа.

Технический результат изобретения - измерение динамической составляющей (переменной во времени) расхода рециркулируемого газа, подводимого по трубопроводу в нижнюю часть реактора и периодически изменяющегося во времени при пиролизе изношенных шин.

Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения динамической составляющей расхода газа, протекающего по трубопроводу, содержит преобразователь расхода для создания перепада давления, дифференциальный манометр для измерения этого перепада и соединительные трубки между преобразователем и дифманометром, при этом преобразователь расхода одним концом подключен к трубопроводу для протекания рециркулируемого газа, а другим концом соединен с пневматической емкостью постоянного объема для заполнения рециркулируемым газом через преобразователь расхода из трубопровода.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства для измерения динамической составляющей расхода газа. На фиг.2 приведены кривая 1 изменения статической и динамической составляющих давления рециркулируемого газа в трубопроводе и кривая 2 изменения динамической составляющей части расхода рециркулируемого газа, проходящего из трубопровода рециркулируемого газа в пневматическую емкость постоянного объема.

Устройство для измерения динамической составляющей расхода газа содержит преобразователь расхода 1 для создания перепада давления, дифференциальный манометр 2 для измерения этого перепада и соединительные трубки 3 и 4 между преобразователем и дифманометром, преобразователь расхода 1 одним концом 5 подключен к трубопроводу 6 для протекания рециркулируемого газа, а другим концом 7 соединен с емкостью постоянного объема 8 для заполнения через преобразователь расхода 1 рециркулируемым газом из трубопровода 6. Дифманометр 2 снабжен вентилями 9, 10 и 11 для подключения его к преобразователю расхода 1, на котором создается перепад давления.

Устройство для измерения динамической составляющей расхода газа работает следующим образом. Преобразователь расхода 1 создает перепад давления при протекании газа из трубопровода 6 в емкость постоянного объема 8, дифференциальный манометр 2, подключенный к преобразователю 1 при помощи соединительных трубок 3 и 4, измеряет этот перепад. Преобразователь расхода 1 одним концом 5 подключен к трубопроводу 6, в котором протекает рециркулируемый газ, а другим концом 7 соединен с емкостью постоянного объема 8, заполняемой через преобразователь расхода 1 рециркулируемым газом из трубопровода 6. Дифманометр 2 снабжен вентилями 9, 10 и 11 для подключения его к преобразователю расхода 1, на котором создается перепад давления.

Расход рециркулируемого газа по трубопроводу 6 зависит от давления на входе в трубопровод. Допустим, что в трубопроводе 6 имеется давление P₁(t), Па, которое определяется по выражению

где P₀ - статическая составляющая давления рециркулируемого газа, Па; P_x(t)·sin ωt - динамическая составляющая давления рециркулируемого газа в трубопроводе 6, Па; P_x(t), ω - амплитуда и частота динамической составляющей давления рециркулируемого газа в трубопроводе 6, Па, с^-1; t - время, с.

Статическая составляющая давления рециркулируемого газа Р₀, Па, создает в трубопроводе 6 постоянную составляющую расхода газа G₀, м³/с, а переменная составляющая давления газа P_x(t)·sin ωt, Па, создает переменную (динамическую) составляющую расхода газа ΔG₁(t), м³/с.

Установлено, что в зависимости от давления газа в трубопроводе 6, определяемого по выражению (1), давление газа в емкости 8 P_k(t), Па, изменяется в соответствии со следующим выражением

где Т₁ - постоянная времени, с, для емкости 8, определяемая по выражению T₁=V_к/(α₁·RT), в котором V_к - объем емкости 8, м³, α₁ - проводимость преобразователя расхода 1 (равная обратной величине от гидравлического сопротивления преобразователя расхода), кг/(Па·с); R - газовая постоянная рециркулируемого газа, м²c^-2К^-1; Т - абсолютная температура рециркулируемого газа, К.

Дифференциальный манометр 2 непрерывно измеряет разность давлений ΔP(t), Па, равную

Динамическая составляющая расхода газа через преобразователь расхода 1 в зависимости от этого перепада давления определяется выражением

После подстановки в это соотношение значения ΔP(t), получим выражение для определения динамической составляющей расхода рециркулируемого газа ΔG₁(t) через преобразователь расхода 1, расположенный между трубопроводом 6 и пневматической емкостью постоянного объема 8, которая измеряется предлагаемым устройством для измерения динамической составляющей расхода газа

Из этого выражения следует, что динамическая составляющая расхода рециркулируемого газа ΔG₁(t) через преобразователь расхода , расположенный между трубопроводом 6 и пневматической емкостью постоянного объема 8, прямо пропорционален амплитуде P_x(t) и частоте ω динамической составляющей давления рециркулируемого газа в трубопроводе 6 и не зависит от статического давления P₀ рециркулируемого газа в трубопроводе 6. Если амплитуда P_x(t) или частота ω колебаний давления равна нулю, тогда и динамическая составляющая расхода газа равна нулю.

Динамическая составляющая расхода рециркулируемого газа ΔG₁(t) через преобразователь расхода 1, расположенный между трубопроводом 6 и пневматической емкостью постоянного объема 8 и фактической составляющей расхода рециркулируемого газа ΔG_1фак(t) через трубопровод 6 определяется по выражению

где к_фак - коэффициент, определяемый для конкретных производственных условий, учитывающих диаметр трубопровода, максимально возможную динамическую составляющую расхода рециркулируемого газа по трубопроводу, геометрические размеры преобразователя расхода и пневматической емкости.

На фиг.2 приведена кривая 1 изменения статической и динамической составляющих давления рециркулируемого газа в трубопроводе 6, построенная по выражению (1) при Р₀=450 Па, Р_х(t)=300 Па и ω=1,57 с^-1, и кривая 2 изменения динамической составляющей расхода рециркулируемого газа, проходящего через преобразователь расхода 1, и измеряемого дифманометром 2, шкала которого отградуирована на динамическую составляющую расхода газа по трубопроводу 6. Кривая 2 на фиг.2 построена по выражению (2) при к_фак=1,0; P_х(t)=300 Па; ω=1,57 с^-1; Т₁=0,5 с; α₁=0,02 кг/(Па·с).

Таким образом, предлагаемое устройство для измерения динамической составляющей расхода газа предназначено для измерения динамической составляющей расхода рециркулируемого газа, подводимого по трубопроводу в нижнюю часть реактора и периодически изменяющегося во времени при пиролизе изношенных шин путем измерения динамической составляющей части расхода рециркулируемого газа, проходящего из трубопровода рециркулируемого газа в пневматическую емкость постоянного объема.

Изобретение может быть использовано для оценки динамической составляющей расхода газа, подводимого по трубопроводу в нижнюю часть реактора при пиролизе изношенных шин. Расходомер содержит преобразователь расхода (1) для создания перепада давления, дифференциальный манометр (2) для измерения этого перепада и соединительные трубки между преобразователем и дифманометром. Преобразователь расхода (1) одним концом подключен к трубопроводу (6) для протекания рециркулируемого газа, а другим концом соединен с пневматической емкостью постоянного объема (8) для заполнения газом через преобразователь расхода из трубопровода (6). Изобретение обеспечивает измерение периодически изменяющегося во времени расхода рециркулируемого газа. 2 ил.

Устройство для измерения динамической составляющей расхода газа, протекающего по трубопроводу, отличающееся тем, что содержит преобразователь расхода для создания перепада давления, дифференциальный манометр для измерения этого перепада и соединительные трубки между преобразователем и дифференциальным манометром, при этом преобразователь расхода одним концом подключен к трубопроводу для протекания рециркулируемого газа, а другим концом соединен с пневматической емкостью постоянного объема для заполнения рециркулируемым газом через преобразователь расхода из трубопровода.