Способ определения концентрации газа,растворенного в жидкости Советский патент 1983 года по МПК G01N7/00 

Изобретение относится к способам определения концентрации газа, растворенного в жидкости.

По основномуавт,св.№ 913150 известен способ определения концентрации газа, растворенного в жидкости,используемый преимущественно в областях, где требуется непрерывное определение технологических параметров, основанный на пропускании жидкости с вращением через сепаратор, образовании в нем газовой полости с.,равновесным выделением в нее газа из жидкости, измерении давления на входе в сепаратор и объемного расхода жидкости через него и определении по формуле концентрации газа ,

Однако для обеспечения высокой точности определения концентрации газа с помощью такого спо.соба необходимо, чтобы течение в сепараторе на участке от входных отверстий до поперечной перегородки было таким же как в центральной форсунке с диаметрсм выходного сопла, равным диаметру центрального отверстия в поперечной перегородке. В этом случае расход жидкости через сепаратор с заданной геометрией.не зависит от абсолютной величины давления на выходе из сепаратора, а определяется только разностью давлений на входе в сепаратор и в газовой полости. Если это услови не соблюдается, то расход жидкости зависит от давления на выходе из сепаратора, что при прочих равных условиях приводит к появлению дополнительной погрешности при определени концентрации газа.

Целью изобретения является повышение точности определения концентрации газа, растворенного в жидкости за счет исключения влияния давления на выходе из сепаратора.

Цель достигается тем, что согласно способу, включающему пропускание жидкости с вращением через сепаратор образование в нем газовой полости с равновесным выделением в нее газа из жидкости, измерение давления жидкост на входе в сепаратор и ее объемный расход с последующим определением концентрации газа, перед измерением объемного расхода жидкости измеряют гидравлическое сопротивление на выходе из сепаратора до установления постоянного объемного расхода жидкости

Введение этой новой по сравнению с основным изобретением технологической операции гарантирует независимость расхода жидкости через сепаратор от выходного давления, что способствует повьЕпению точности определения концентрации растворенного в жидкости газа.

На фиг. 1 схематически изображен сепаратор, представляющий собой устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг . 2 - кривая ,изменения расхода жидкости через сепаратор от давления на выходе Pgyy при двух значениях давления на входе Pgj в сепаратор и соответствующая каждому участку кривой картина течения жидкости в сепараторе.

Сепаратор представляет собой цилиндрическую замкнутую емкость 1, на боковой поверхности которой с обеих концов выполнены тангенциальные каналы 2 и 3 для подвода жидкости, соединенные соответственно с трубопровдом 4, по которому движется газонаСЕЛденная жидкость, и через регулировочный дроссель 5 - с областью более низкого давления, например с участком трубопровода 4 после местного гидравлического сопротивления. Внутри емкости 1 установлена поперечная перегородка б с центральным отверстием 7, а в торце емкости 1 со стороны- выхода расположено центральное отверстие 8, соединенное трубопроводом 9 через запорный кран 10 с баллоном, заполненным сжатым газом. Система измерения включает в себя расходомер 11 жидкости, манометры 12 и 13 для измерения давления на входе в сепаратор и в газовой полости, а также термометр 14.

Определение концентрации газа, растворенного в жидкости, осуществляется следующим образом.

Исследуемую жидкость пропускают через сепаратор. Проходя через тангенциальные каналы 2, она получает закрутку, в результате чего в центре емкости 1 образуется безрасходная газовая полость, давление Р в которой равно сумме парциального давлени растворенного в жидкости газа Р и давления насыщенных паров жидкости Pj. Затем при заданном давлении Pg с помощью регулировочного дросселя 5 изменяют гидравлическое сопротивление выходной магистрали сепаратора (давление Р....) до тех пор, пока расD|)lf

ХОД ЖИДКОСТИ через него не станет постоянным. После этого с помощью расходомера 11 фиксируют объемный расход жидкости в через сепаратор, а с помощью манометра 12 - давление на входе в сепаратор РВХ. Давление насыщенньих паров Р определяют либо с помощью термодинамических таблиц по измеренной термометром 14 температуре Т жидкости, либо непосредственно с помощью специального устройства. Искомое значение концентрации газа С, растворенного в жидкости определяют по формуле

С X( Р - KQ), U)

где коэффициент Генри (коэффициент растворимости) X находится из таблиц по измеренным значениям Pg-y и Т, а коэффициент пропорциональности К определяется либо расчетныг путем, либо экспериментально по результатам проливки сепаратора, которую проводя на однокомпонентной рабочей жидкости причем давление в газовой полости создают за счет подачи в нее газа из баллона по трубопроводу 9. Кривую d /(РВЫ-Л) при Pg const на фиг. 2 условно можно разбить на три участка. Участок 1-2 соответству ет течению, при котором диаметр газоной полости в сепараторе не превос ходит диаметра центрального отверсти 7 в поперечной перегородке 6. В этом случае расход жидкости Q, через сепаратор определяется перепадом давлеНИИ дР РВУ РВЬПС Р закрытом регулировочном дросселе 5, когда Ру РЬЫХ () 0. о (точка 1). По ме ре открытия дйэосселя 5 давление уменьшается, что приводит к возрастанию расхода Q вплоть до его значения в точке 2. Участок кривой 2-3 (рабочий участок) соответствует течению, при котором диаметр газовой полости на участке от поперечной перегородки 6 до каналов 3 больше диаметра центрального отверстия 7. Характерной особенностью этого течения является то, что на участке цилиндри ческой емкости 1 от каналов 2 до поперечной перегородки 6 оно подчиняется тем же закономерностям, что и течение в центробежной форсунке -с диаметром выходного сопла, равным ди аметру центрального отверстия 7. В этом случае расход жидкости Q не зависит от Pgjjiy (положения дросселя 5) , а определяется только разностью давлений на входе в сепаратор Pj,-, и в газовой полости Р. При дальнейшем снижении РВЫУ (открытии дросселя 5J, которому соответствует участок кривой 3-4, размеры газовой полости уве личиваются до такой степени, что часть газа из газовой полости захватывается протекающей через сепаратор жидкостью и в виде пузырьков уносится через каналы 3 в выходную магистраль. В результате давление в газовой полости становится меньше ра новесного давления Р, разность давлений Pgy,- Р увеличивается и расход жидкости Q возрастает. В пределе при О расход Q достигает максимального значения (точка 4 .) Следует также отметить,, что зн-а,чения Ррыхг ограничивающие рабочий участок 2-3, для данного сепаратора не являются постоянными, а зависят от целого ряда факторов, в частности от давления на входе , (см. фиг. 2) , парциального давления газа Р, растворенного в жидкости, температуры жидкости, физических свойств газа и т.д. Поскольку на практике при определении концентрации С, как минимум, один из перечисленных факторов изменяется, то перед каждым измерением входящих в формулу величин необходимо регулировать гидравлическое сопротивление выходной магистрали сепаратора, чтобы расход жидкости оставался постоянным при изменении т.е. измеряемое значение расхода находилось в пределах рабочего участка для данного Pnv . В частности такое регулирование является необходимым при определении концентрации газа в потоке жидкости, поступающей в насос, в процессе его кавитационного испытания, когда давление на входе в насос, а следовательно, и в установленный во всасывающей магистрали сепаратор уме ньша е тся. Только при измерении расхода Q в пределах рабочего участка на кривой Q /(Pg,j,i)c ) можно избежать систематической ошибки при определении концентрации растворенного в жидкости газа с помощью способа, описанного в основном изобретении. Таким образом, предложенный способ создает новый технический эффект, заключающийся в повышении точности определения концентрации газа, растворенного в жидкости, и может найти применение на предприятиях химической и нефтяной промышленностей, а также на гидравлических стендах, служащих для испытания насосов на газонасыщенных жидкостях. Повьшение точйости определения концентрации газа в жидкости, в свою очередь, дает возможность более качественно контролировать технологические процессы, что, в конечном итоге, позволяет получать экономию средств в народном хозяйстве.

СПСХ:ОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА, РАСТВОРЕННОГО В ЖИДКОСТИ ПО авт. св. № 913150, о т л и ч а ющ .и и с я тем, что, с целью поввшения точности за счет исключения влияния давления на выходе из сепаратора, перед измерением объемного расхода жидкости иэмеряют гидравлическое сопротивление на выходе из сепаратора до установления постоянного объемного расхода жидкости. (Л с ю ;о 4i