Устройство для определения характеристик газа Советский патент 1983 года по МПК G01N33/22 G01N7/00 

Фиг.1

Изобретение относится к устройствам для определения теплофизических свойств газового топлива и предназначено для экспресс-методов определения характеристик газа в стационарных условиях или в условиях передвижной лаборатории.

Известен дроссельный газоанализатор, состоящий из двух последовательно соединенных дросселей проточного типа, через которые анализируемый газ подается дискретными дозами }.

Недостатками данного устройства является Наличие двух последовательно включенных дросселей, необходимость обеспечения протока в одном канале газа-эталона и анализируемого газа через дроссель в несмешанном состоянии, большие погрешности в измерениях из-за инерционности вторичных приборов.

Известно устройство для определения характеристик газа, включающее цилиндрический корпус, разделенный при помощи диафрагмы с отверстием на две камеры - накопительную и измерительную, последняя из которых снабжена регистриругадим прибором с датчиком давления, обе камеры подключены к системам подвода и отвода газа 2 3.

Недостатком известного устройства является длительность процесса определения.

Цель изобретения - сокращение времени определения характеристик при сохранении высокой степени точности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, включающее цилиндркческий корпус, разделенный при помощи диафрагмы с отверстием на.две камеры - накопительную и измерительную, последняя из которых снабжена регистрирующим прибором с датчиком давления, обе камеры подключены к системам подвода и отвода газа, снабжено примыкающей к накопительной камере и соединенной с системой подвода газа импульсной камерой с отверстием для сброса , перекрытым пленкой и мембраной, размещенной между камерами.

На фиг.1 изображена схема устройства для определения характеристик газа; на фиг.2 - корпус устройства, разрез.

Устройство содержит цилиндричесий корпус 1, разделенный при помои диафрагмы.2 с отверстием 3 (фиг.2) на камеры - накопительную 4, измериельную 5 с регистрирующим прибором и датчиком 7 давления и импульсную 8 с отверстием 9 сброса (фиг.2), ерекрытым пленкой 10, мембраной 11, азмещенной между импульсной 8 и наопительной 4 камерами, систему 12 одвода газа с вентилями 13,14 и 15,

систему 16 отвода газа с вентилями 17 и 18, теплообменник 19- и иглу 20.

Устройство работает следующим образом.

Отверстие 9 сброса закрывается тонкой пленкой 10. Открываются вентили 17,18 14 и 15 и осуществляется продувка накопительной 4 и измерительной

камер газом-эталоног- в

качестве которого может использоваться сухой Воздух, углекислый газ и т.д. После продувки вентили 17,18 14 и 15 закрываются. Открывается вентиль 13 и подается газ- эталон , в импульсную камеру 8, где создается небольшое избыточное давление (2030 мм вод.ст., после чего вентиль 13 закрывается. В связи с тем, что импульсная камера 8 находится под небольшим избыточным давлением, через мембрану 11, которая прогибается и занимает новое положение (показано пунктирной линией на фкг,2 создается подпор в накопительной камере 4. Начальное давление в накопительной камере 4 с учетом подпора фиксируется датчиком 7 и записывается регистрйрукядим прибором 6 (например, осциллограф Н-115, потенциометр КСП-4 ). Острой иглой 20 прокалывается пленка 10, при зтс в импульсной камере 8 происходит мгновенный сброс давления, что приводит к перетоку газа из камеры 5 в камеру 4 через малое отверстие 3 в диафрагме 2 . :

Динамика изменения давления в накопительной и измерительной камера фиксируется высокочувствительным .датчиком 7, а сам процесс записывается на регистрирующем приборе 6. После этого открываются вентили 17, 18,14, 15 и осуществляется продувка накопительной 4 и измерительной 5 камер исследуемым газом. После продувки вентили 17,18, 14 ,15,закрыв&ются и повторяются операции, аналогичные действию с газом-эталоном.

Сравнивая время изменения давлени до контрольного значения, определяют динамическую вязкость и плотность исследуемого газа по известным вяз- кости и плотности газа-эталона, что дает возможность рассчитать теплофизические характеристики газового топлива по углеродному числу. В процессе эксперимента температура газов может быть различной. Выравнивание температур газов осуществляется с помощью микротеплообменника 19 типа труба в трубе. .

Так как газ-эталон и исследуемый газ имеют разную вязкость, то динамика изменения давления этих газов в нкопительной 4 и измерительной 5 камерах будет различной.

Если в начальный момент времени в накопительной и измерительной камерах давление PQ, то при заполнении этой полости газом-эталоном давление Р установится в ней через некоторое, время t, а при заполнении ее иссле. дуемым газом - через -t. При малых перепадах давления, -когда осуществляется переток.исследуемого газа и газа-эталона через отверсти диафрагмы, верно соотношение и -и 2 .. И 3 h 14 2 T-1t где ч - динамическая вязкость газа-t эталона; t - перетока газа-эталона; 1л динамическая вязкость исследуемого газа; 2 время перетока исследуемого К 1,1 - коэффициент трубки. Известно, что при малых перепадах давлений скорости истечения различных газов обратно пропорциональны квадрат ным корня из их. плотностей. Таким образом, полученные кривые изменения давления, дают информацию о плотноети газа .--. где ру - плотность исследуемого газа.; f - плотность газа- этсшона; t2 время перетока исследуемого t - время перетока- газа-эталойа. Имея две физические характеристики (p)1,)f все другие рассчитывгиот по углеродному числу. Определение плотности р , динами ческой вязкости ч проводят следующим образом., . Время перетока газа-эталона и исследуемого газа фиксируют на осциллограмме шлейфового осциллографа Н-115 с точностью до 0,002 с. . Динамика изменения давлений в накопительной полости фиксируется мембранным датчиком с индуктивным преоб- разователем стандартного датчика ДДг-1 включаемьм в мостовую схему индикатора давления ИД-2И. Максимальная / чувствительность измерительной схемы датчик ДИ-2И-осциллограф Н-115 с галь ванометром-вставкой типа М-005-03 раи на 10 мм/мм вод.ст., т.е. при изме- jнении давления на 1 мм вод.ст. световое пятно на экране осгциллографа отклоняётся на 10 мм. Порог чувствительности не превышает 0,18 мм вод.ст. В опытах по определению теплофиических свойств газа производят равнение времени изменения давления ри истечении газа-эталона, и иссле-: уемого газа до некоторого контро ього значения (любого, в зависимости т требуемой точности),Рц 5мм вод.ст. Так,при одинаковой скорости прояжки осциллографной бумаги расчет добнее проводить по длине рабочего частка осциллограммы, что может обеспечить большую точность t -Jn и t -Ь2 1- V 2 V где V - скорость дви кения осциллографной бумаги, мм/с; L, (L.- длина рабочего участка бумаги. к v,fe) : Коэффициент К трубки представляет собой тарировочный коэффициент, зависящий от вида газа-эталона и материала мембраны. Так сравнение результатов измерения динамической вязкости газа-эталона (углекислого газа двумя разными методами позволило установить величину К 1,10. По осциллограмме длина записи процесса падения давления газа-эталона составила 1523 мм, а природного газа 990 мм. К- «-изм Тсо„ -fe,,HO,e-i( r:i5,-f--(0 1523 «2 Измерение плотности по времени изменения давления дает / Y 7 990 Р.„-РС,()М.-(, ,8,5 Имея две физические характеристики (1(р),все другие рассчитывают -по углеродному числу. Предлагаемое устройство простое по конструкции, компактное,, не требует больших производственных площадей. Eio использование позволяет значительно сократить время определения характеристик газового топлива. Особенно перспективно п рименение предлагаемого устройства для различного рода контрольных- проверок, для Наладочных испытаний теплового обоборудования. Оно может быть смонтировано на передвижной лаборатории. При составлении номограмм расчетная часть значительно упростится.

9 8

If i

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗА, включающее., цилиндрический корпус, разделенный при помощи диафрагмы с отверсти ем на -две камеры - накопительную и измерительную, последняя из которых снабжена регистрирующим прибором с датчиком давления, обе камеры подключены к системам пфдвода и отвода газа, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени определения характеристик при сохранен1 и высокой степени точности, оно снабжено примыкающей к накопительной камере и соединенной с системой подвода газа импульсной камерой с отверстием для сброса, перекрытьпч пленкой и мембраной, размещенной между камерами,ji (Л с 4 СО со