Устройство для измерения содержания взвесей в жидких средах Советский патент 1984 года по МПК G01N21/05 

1 Изобретение относится к области автоматического определения фотоэлектрическим способом содержания взвесей в жидких средах, содержащих газовые включе1шя и. твердые шламы, и может быть использовано в биохимической промышленности, например, при производстве дрожжей. Известно устройство для измерения содержания примесей в жидких средах, включающе источник света, фотоприемник, оптическую си тему и регистрирующую аппаратуру 1 . Недостатками данного устройства являются невозможность работы в потоке жидкости и сложность оптической системы. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения содержания взвесей в жидких средах, содержащее проточную кювету с входным, и выходным патрубками, источник света и фото приемник, расположенные на оси, перпендикулярной направлению потока среды, а также устройство регистрации соединенное с выходом фотоприемника 2. Недостатком известного устройства является ненадежность при работе со средами, которые насыщены газовыми и воздушными пузырьками и имеют в своем составе шламовые части (осадки). Удалить их с помощью обычных устройств, т. е. механических фильтров, не представляется возможным, так как во время работы фильтр забивается, что приводит к по явлению изменяющегося во времени перепада давления на нем. Это приводит к изменению скорости потока и появлению турбулизации потока в кювете. При зтом ухудшаются процессы осаждения и газовыделения. Кроме того, установка фильтра связана с появлением дополнительных транспортных каналов, что увеличивает и без этого уже имеющееся транспортное запаздывание кюветы. Поэтому, чтобы такое устройство было работоспособным, необходимо произвести удаление из потока газовых и воздушных пузырьков и шламовых осадков. Целью изобретения является повышение точности измерения содержания взвесей в , жидких средах. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения содержания взвесей в жидких средах, содержащем проточную кювету с входным и выходным патрубками, источник света и фотоприемник, расположенные на оси, перпендикулярной направлению потока среды, а также устройство регистраци соединенное с выходом фотоприемника, проточная кювета выполнена открытой сверху и разделена на осадительную и измерительную части перегородкой в форме части лемнискаты , симметричной относительно точки перегиба 2 лемнискаты и ограниченной ее верщинами, причем край вогнутой части лемнискаты соединен с дном кюветы, верхняя часть перегородки выполнена поворотной относительно оси, проходящей через точку перегиба лемнискаты, перпендикулярно направлению потока среды, источник света и фотоприемник рас положены в измерительной части кюветы, выходной патрубок размещен в измерительной части кюветы ниже оси источника света и фотоприемника, а осадительная часть кюветы снабжена устройством отвода осадкд. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - проточная кювета, вид сбоку. Устройство включает источник 1 света, фотоприемник 2, проточную кювету, состоящую из осадительной 3 и измерительной 4 частей, перегородки 5 с поворотной верхней частью 6, а также входного 7 и выходного 8 патрубков, предназначенных для подвода и отвода измеряемого потока. Осадительная часть кюветы снабжена устройством 9 отвода осадков. Выход фотоприемника соединен с устройством 10 регистрации. Устройство работает следующим образом. Измеряемый поток с содержащимися . примесями (шламом) и воздушными или газовыми пузырьками поступает через входной патрубок в осадительную часть 3 кюветы. В осадительной кювете необходимо отделить от потока шламовые частицы, а также воздушные или газовые пузырьки, которые сильно искажают (завышают) результаты проводимых измерений. Для осаждения частиц шлама из потока необходимо создать такой течения в осадительной кювете, чтобы создать наиболее благоприятные условия для их осажпреьвремя пребывания частиц -вЫД « ПpW В осадительной части кюветы, определяемое скоростью движения потока; t-gy. - время, необходимое для выделения частиц из потока под действием сил тяжести, которое определяется как вмд k- др.рэ V-. где k эмпирический коэффициент; |u - динамическая вязкость жидкости; S - путь прохождения выделяемых взвесей; ДО- разность плотностей выделяемых взвесей и жидкости; г - радиус частиц взвеси; g - величина силы тяжести. Выбор режима течения в осадительной части кюветы, способного существенно погасить кинетическую энергию потока, должен осуществляться в соответствии с такими параметрами, как скорость подъема пузырьков и .твердых частиц в потоке. Плавное изменение по высоте скорости обеспечивается в канале, образующей которого является перегородка 311 в форме части лемнискаты, описываемой rtrtrt7J уравнением (х + у ) -2 а (х -а ) - О в декартовой системе координат. Именно такая форма перегородки, как показали экспериментальные исследоватчя, обеспечивает оптимальную скорость подъема и удаления газовых пузырьков из среды с одной стороны, и величину времени пребывания i-nрее Достаточную для удаления из среды твердых частиц цшамов. Вместе с тем профиль канала в виде лемнискаты исключает вихреобразование в осадительной части кюветы, обеспечивает равномерное распределение скорости потока в ,,области перехода к пленочному режиму течения. Позтому установка сливнай перегородки именно в виде лемнискаты позволяет осуществить наиболее полное удаление. газовых . и воздушных пузырьков из потока. Наличие поворотной части 6 перегородки 5 дает возможность регулировать скорость осаждения частиц в зависимости от их количества и размеров в потоке. Это достигается поворотом верхней части 6 вокруг оси вращения, в результате чего изменяется гидравлическое сопротивление потока и создаются благоприятные условия для осаждения взвешенных частиц (шлама). Оседая, они собираются в нижне части осадительной кюветы. При накоплении

осадка он периодически удаляется с помощью устройства 9 отвода, которое расположено в нижней части кюветы.

ИзмерительныйПОТОК, свободный от шламовых взвесей и воздушных или газовых пузырьков, направляется в измерительную часть кюветы для анализа содержимого продукта. Так, попадая в поле светового потока.

что при стоимости дрожжей 560 р/т составит потери в сумме 89,6 руб.

Таким образом, применение предлагаемого устройства для измерения содержания взвесей только в одной линии производства дрожжевых суспензий дает экономический эффект около 90 тыс. рублей. 24 частицы измеряемого продукта поглотают, а частично и рассеивают исходный световой поток. На выходе фотоприемника 2 появляется сигнал, пропорциональный содержатшю измеряемого продукта в сливе. Амплитуда сигнала регистрируется устройством 10. Точность измерений обеспечивается отсутствием в анализируемом потоке газовых и твердых включений и соответственно вызванной этими включениями фоновой засветки фотоприемниПредлагаемое устройство позволяет непрерывно в течение длительного времени получать достоверные результаты измерений, что повышает не только точность, но и надежность измерений. Устройство прошло промышленные испытания и рекомендовано к включе(шю в систему автоматического управления (САУ) процессом сепарирования дрожжевых суспензии, Анализ продукта в сливе в известном устройстве производится путем отбора пробы вручную и дальнейшего анализа ее в лаборатории, что занимает около 4 ч, вызывает большие потери в производстве кормовых белков (дрожжей), Так, например, при мощности сливной линии 20 м-/ч и концентрации продукта в сливе 2 г/л общее количество продукта, унесенного в слив в течение 4 ч работы, равно 160 кг.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ВЗВЕСЕЙ В ЖИДКИХ СРЕДАХ, содержащее проточную кювету с входным и выходшлм патрубками, источник света и фотоприелвгак, расположенные на оси, перпендикулярной направлению потока среды, а также устройство регистрации, соединенное с ; выходом фотоприемника, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерений, проточная кювета выполнена открытой Сверху и разделена на осадительную и измерительную части перегородкой в форме части лемнискаты, симметричной относительно точки перегиба лемнискаты и ограниченной ее вершинами, причем край вогнутой части перегородки соединен с дном кюветы, верхняя часть перегородки выполнена поворотной относительно оси, проходящей через точку перегиба лемнискаты, перпенди-. кулярно направлению потока среды, источник света и фотоприемник расположены в измерительной части кюветы, выходной патрубок раз- cs i мещен в измерительной части кюветы ниже . (Л оси источника света и фотоприемника, а осадительная часть кюветы снабжена устройством отвода осадка.,