Способ определения степени аэрации смазочных масел в потоке Советский патент 1987 года по МПК G01N21/59 

Изобретение относится к области анализа газов в жидкости и может быть использовано для контроля количества газов (степени аэрации), содержащихся в работающих смазочных маслах непосредственно в трубопроводах масляных систем двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является измерение газосодержания в нестационарном noiTOKe, повышение точности и сокращение времени измерения.

Способ осуществляется следукицим образом.

Измеряется давление .дР, и т.емпе- ратура t и при этих значениях параметров измеряется оптическая плотность слоя масла толщины L. Зависимость D от дР и t выражается формулой

D,

Со(0,9208+0,00366t

г г 4;o(.u,V4 bt5+u,uujifabt) L|i -L V + др, )

d )

где 8 oL р m ( р - плотность масла; -v N

- - концентрация примесей; измеряемая по массе т; oL- приборный коэффициент) .

Изменяется давление в системе до значения лР непосредственно после проведения первого измерения. При этом значении давления измеряется оптическая плотность D,j того же слоя жидкости. Так как

-/6

,{-,-.

Со(0,9268+0,00366t)

1+ лР,

° fifC(0,9268+0,00366t)i

D -piL1 + ДРгJ-

ЛrCp (0,9268+0,00366t)7&l

LL 1 + , По данным измерений определяют концентрацию газа, приведенную к нормальным условиям, по формуле

; г г Рг- Pi 1

D 1

PI

:i+ip, ) ).

1

(0,9268+0,0.0366t) i

(3)

Увеличение оптической плотности с увеличением давления обусловлено в основном двумя процессами.

Во-первых, так как в слое масла фиксированной толщины L имеются пузырьки газа, оптическая плотность D которых пренебрежимо мала по сравнению с оптической плотностью масла, эффективная толщина L слоя масла меньше L. Увеличение давления приводит за счет сжимаемости газа, к увеличению эффективности толщины L масляного слоя.

Во-вторых, увеличение эффективной толщины L масляного слоя приводит к увеличению концентрации рассеивающих центров загрязнений, что приводит к увеличению оптической плотности.

Пусть V V + V., - объем, занигт)

маемый определенной массой масло- воздушной смеси, где V - объем масла в смеси; V - объем воздуха в смеси при давлении Р и температуре Т,

тогда V. L

L - CD,,

i-1

0

D.-v (V;i)

Объемная концентрация растворимого газа при давлении Р и температуре Т опредё ляется формулой

г УПЬ

V

+ V

s

(4)

сЬ

где Vjb - объем воздуха в смеси при давлении „ и температуре Т.

Поэтому, объемная концентрация р астворенного газа при давлении Р Р + йР и температуре Т определяется соответственно из формулы

v

Vj.

V

(5)

2)

50

Если процесс сжатия изотермичес- 45 кий и газ можно считать идеальным, что вполне прие14лемо для решения пос- тавленной задачи, то pV.; Р V«L и

.ЧX-VЬО ОР

из (4) и (5) имеем

I у-1

(1-Cj{l+&)+C

(6)

I

Эффективная толщина L масляного

слоя определяется формулой 55 L Ь(1-(Ъ (7)

где L - толщина масляного слоя. .

Показатель степени 1/3 учитывает равновероятность распределения газо31283630

вых пузырьков по трем координатным

слоям. Тогда линейная концентрация

-,1/3ч т 1

воздуха равна L , а - 1-L Оптическая плотность D масловоздуш- ной смеси толщиной L определяется выражением

гд

(8)

D- с,Л(1 -С ) ,

где п rj- - объемная концентрация

.примесей в смеси; - приборный коэффициент. С изменением давления п также меняется, поэтому удобнее ввести кон. „ N .центрацию примесей п

m

,измеряемую

ассе масла m. С. учетом соотноше- V

получаем

N N V

V

N ш

ш

PV(I-C)

1Л

п

PJi-c)

(9),

где Pj - плотность масла.

Если определить новый коэффициент в f то (6) оптическая плотность из формулы

ф(1-С(1+|)

(1-с„)()-с

ib

г п . -. з)

r,. Ъо)

I Ч1-с„)(и|)-ьс„ J

При С « 20-25% в формуле (10) можно оставить только первые два члена разложения ее в ряд Тейлора по переменной (Н

лР

)

1|5

Тогда

л

Ро

-)i

(11)

Зависимость оптической плотности от температуры t легко получить,если учесть, что GO зависит от температуры55

C,(t)Cj1+H(t-t)J при Н 1/273 и 0,00366f ,П2)

50

где Сд - объемная концентра1Ц1я газов при температуре t. и давлении Ра ;

Н - термический коэффициент объемного расширения. Пусть Cj, определяется при нормальных условиях, т.е. 20 С,тогда

Р„ 1 атм, t.,

fO

й L -(i-rCo(0 9268+0,00366t)|l( 13)

П р е p. Измеряется оптическат плотность слоя работающего смазочного яасла толщиной L 0,5 мм в инфракрасном диапазоне излучения ( 940 мм). При этом опытным путем получают следукнцую зависимость оптической плЬтности Dg от давления лР при температуре масла t (см. таблицу).

25

лР

,кГ/см2 Г 1 Г 2 Т 3 I 4 Тз

Зависимость оптической плотности от давления противоречит представлениям о несжимаемости масла и может быть объяснена только наличием в мае-

ле растворенного воздуха. Для определения его количества вычисляем сте- пель аэрации по формуле (3) для точек D , 1,79; .Р , 1 кГ/см и ,09, APj 3 кГ/см. Температура масла

t . Получаем С 0,174(17,4),

Находим приборный коэффициент для точки D, 1,79, дР, 1 кг/см :

-г11з Вп L

Р. 3 25

С, (0,9268+0,00366t), .

1 + дР

Затем вычисляем по формуле (13) теоретические значения оптической плотности D. Результаты приведены в таблице. Некоторое расхождение Dp и Dj (порядка 1,5%) обусловлено применением приближенной формулы (13) вместо (10).

Формула изобретения

Способ определения степени аэрации смазочных масел в потоке, вклю5 1283630 6 чающий измерение параметров слоя масла при двух различных значениях дав- г D,; -

ления, по которым оценивают концент- о 1 Ц 2 Т), 1 «

рацию газа, отличающийся(1+йР, ) (1 + лР )

тем, что, с целью измерения в неста- 5

ционарном потоке, повышения точности г п Q2fiR+n nmftWt- )

и сокращения времени измерения,изме-

ряют оптическую плотность слоя масла где D и Dj - оптические плотности

с температурой t, а концентрацию газа слоя масла при давлениях йР и APj

С определяют по формуле соответственно.

Изобретение относится к области анализа газов в жидкости и может быть использовано /Ц1Я контроля количества газов (степени аэрации),содержащихся в работающих смазочных маслах непосредственно в трубопроводах масляных систем двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является измерение в нестационарном потоке, повышение точности и сокращение времени измерения, для чего измеряют оптическую плотность слоя масла фиксированной толщины при двух различных значениях давления с последующим расчетом степени аэрации по формуле Со iDj-D,/DJ/(HдP,) - D,/(1+ ЛР)- (0,9268+0,00366t), где D. и DJ - оптические плотности слоя масла при давлениях лР, и bP,j соответственно; t -.температура масла,°С. 1 табл. i (Л to 00 00