Способ измерения газосодержания газожидкостного слоя Советский патент 1983 года по МПК G01N5/00 

Изобретение относится к метрологкческому обеспечению аналитическог приборостроения, а именно к вопросам градуировки и поверки приборо для измерения газосодержания газож1дкостных слоев, который используются для реализации ряда технологических процессов в химической, нефтехимической и- нефтеперерабатывающей, Металлургической и микробиологической отраслях промышленности.

Известен .способ задания и измерения газосодержания, который заключается в создании газожидкостного слоя с заданным газосодержанием в замкнутой емкости стабильног объема за счет вибрационного движения емкости с определенной частотой и амплитудой Ci По этому способу определяют массу сосуда М, , массу этого жесосуда, полностью заполненного жидкостью Мп с плотностью р, , и массу этого же .сосуда. М- , частично заполненного жидкостью,- а величину газосодержания определяют по формуле уц 1д; - if

. : .

Недостатками этого способа являются относительно низкая точность измерений газосодержания из-за искажения естественной структуры газожидкостного слоя, характерной для барботажных систем, необходимости использования добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ ) к рабочей жидкости для возможности роздания устойчивого газожидкостного слоя, неравномерности газожидкостного слоя в емкости, обусловленной инерционными и упругими свойствами газожидкостйого слоя, геометрией сосуда и первичного преобразователя, затруднения при исследований и градуировке ряда преобразо-г вателей, обусловленные вибрационным движением емкости.

За прототип принят способ измерения газосодержания газожидкостного слоя 2, заключающийся в создании газожидкостного слоя в вертикальном барботажном сосуде с перепивом путем непрерывного пропускания через него постоянного расхода газа, в определении вьюоты газожидкостного слоя (НР+ 4H(j), величины слоя монолитной жидкости Н и в расчете средней величины газосодержания для всего слоя по if )- Ч (

Модификация этого способа позволяет определять среднее газосодержание для части газожидкостного слоя высотой 2 в этом же сосуде. В этом случае измеряют разность уров-ней ДЬ монолитной жидкости

в трубках перевернутого U -образного дифамометра, -отбор давления в которые осуществляется издвух точек газожидкостного слоя, расположенных на расстоянии 2 ДРУг от друга, по вертикали а величину газосодержания рассчитывают по формуле„

и --2д11 - 2

0 Недостатком этого способа является относительная сложность и невозможность точного.определения величины газожидкостного слоя/ Н над уровнем.переливной кромки Уо , а так

5 же величии Н и 4h вследствие их колебания.

Для того, чтобы ошибка Измерения и Ч укладывалась . в приемлемые

пределы,ПРИХОДИТСЯ увеличивать величины HQ и Z , что влечет за собой увеличение градиента газосодержания по высоте слоя или его части изза изменения гидростатического давления, а также. увеличение случайных флуктуации величины газосодёржания во времени вследствие увеличения масштаба турбулентных вихрей.

Цель изобретения - повышение точности измерения при сохранении естественной структуры барботажного газожидкостного слоя.

Поставленная цель достигается тем, что измерительную кювету взвешивают, изменяют высоту газожидкостнрго слоя и вновь взвешивают, а,газйсодержание определяют по формуле

л/и

3 л Н

где 4АА- разность масс газожидкостного Слоя в измерительной - кювете при двух высотах, расположения диспергатора,

КГ; .

Рщ - плотность ншдкости, кг/м, 5 - площадь поперечного сечения -кюветы, м2;

ЛН - разность высот расположения диспергатора в измерительной кювете, м. На фиг. 1 изображена схема установки для измерения газосодержания; на фиг. 2 и 3 - стадии измерения газосодержания.

измерительная кювета 1 (фиг. 1) имеющая проточный 2 и барботажный 3 каналы, сообщающиеся между собой « нижней части, установленные на грузовую площадку 4 весов 5. Верхняя часть барботансного канала заканчивается переливной чашкой 6 со сливной трубкой 7, расположенной над воронкой 8.

В барботажном канале расположен диспергатор газа 9, а в проточный канал введена трубка 10 подпитки рабочей жидкости. Предлагаемый способ измерения осуществляется следующимобразом.; Диспергатор газа 9 устанавливается в измерительной кювете в ниж нее положение (фиг. 2Г, через диспергатор пропускают постоянный газа Э j-, создаю1ций в барботажном канале устойчивый газожи; костный слой с газосодержанием // Через трубку подпитки 10 в проточ ный канал непрерывно подается рабо чая жидкость с постоянным расходом Рабочая жидкость с расходом Ыц, непрерывно проходит через про точный 2 и барботажный 3 каналыи: через переливную чашку 6 и сливную трубку 7 сливается в воронку:8 Измерительная кювета с газожидкорт ным слоем высотой высотой моно литной жидкости взвешивается при непрерывной подаче установленных расходов жидкости S,,t(и газа Gi. Затем диспергатор перемещается в и мерительной кювете на величину ЛИ (фиг. 3) порядка 0,1-0,2 начальной высоты барботажного слря и при тех же неизменных значениях Q,p5 и Q рД. а следовательно и fg осуществляетс второе взвешивание измерительной: кюветы с газожидкостным слоем Н, . и высотой монолитной жидкости Н. Величина Ч определяется по формулеЯшЗлН Справедливость формулы (1) подтверждается следующими выкладками Для ситуаций, изображенных на фиг. и фиг. 3, при условиях, что , A-HtOj W , . средние величины газосодержания рав Ч В эуом случае справедливо (2) Покажем, что из (2) следует V-{31 ЛН На Фиг. 2 и фиг. 3 видно, что действительно ЛЬ ; Н2-Н4 , Нг-Н Ж 4Н 4Н С дшУгой стороны из (2) следует: H2 W,(frV; H Hjtl-ifl откуда X Н,-, («,-К,,(1-.,;,,- | Но величина 4fi представляет собой .изменение величины уровня монолитной жидкости в измерительной кювете, вызванной изменением глубины. погружения диспергатора на величи ну лН . Величина 411 связана с изменением массы измерительной ковети С газожидкостным слоем лН , плотностью рабочей жидкости f и площадью поперечного сечения 5 кюветы выражением ( P3|i . . . откуда, подставляя в. (3 ) получим J Л(Л ... Uft5 : ..: Примеры реализации способа нау становке испытаны на системе вода-воздух. Измерительная кювета имеет прОточнБпй и измерительный каналы общей площадью 217 см вертикальное перёмещеНие диспергатора осуществляется с помощью калиброванной вставки длиной 6,2 см, плотность воды при 20-2i G составляет 0,998 г/см:.Че-. рез кювету пропускаются расходы жидкости Q и газа ftp, приведенные в таблице и осуществляется взвешивание кюветы на весах ВЛТ-10-3 третьего класса точности. Величина М раз- нОсти масс кюветы с газожидкостным .слоем при первом и втором-положениях диспергафора определяется методом замещения . путем взвеширання на одном плече весов ), вели«ина газосодержания определяется по формуле . - -- ,:. , , Результаты измерений и расчетов о формуле приведены в таблице.

1 2

8000

3 4.

468

138

10,2 472 134 9,9 470 137

10,2 472 134 9,9

8000

620

8000

620

1300

8000

Использование данного способа позволит создать установки для ис следования градуировки и поверки измерителей газосодержания газолсидкостных слоев повышенной точности с. нормированными метрологическими характеристиками при сохранении естествен-.

Фиг.1

ной структуры газожидкостного слоя....

в результате исследований было ;установлено, что точность измерения по данному способу повысилась: pd новная погрешность макета в большей части диапазона измерения не пре|высила 1,5% против 2,5% у прототипа.

.3