Плотномер для жидких сред Советский патент 1987 года по МПК G01N9/26 

.летворяющих соотношению (V. - V4) (V4+ V, - V)/(V + V.,,) ( V, +

+ V) - при определении плотности сред содержащих твердые включения, и соотношению H VH ( Ve)( + + V)/(vtJ: - Vg) ( v| -V) - при определении плотности сред, содержащих газовые включения, где Н - расстояние (по вертикали) менсду преобразователями давления, установленными на восходящей и горизонтальной ветвях; н - расстояние (по вертикали) между

1

Изобрете ние относится к измерительной технике и может быть исполь зовано, в частности, для измерения плотности жидких сред с твердыми или газовыми включениями (двухфазных по- токов).

Цель изобретения - повьппение точности измерения плотности жидких сред.

На чертеже приведена принципиальная схема плотномера.

Плотномер содержит П-образную трубу 1, состоящую из восходящей 2, горизонтальной 3 и нисходящей 4 ветйей три преобразователя 5-7 давления, установленные соответственно на восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвях трубы, два дифференциальных манометра 8 и 9 и вторичньй прибор 10, первым и вторым входами-подключенный к выходам первого и второго дифманометров 8 и 9, первые входы которых соединены вместе и подключены к выходу преобразователя 6 давления, выходы преобразователей 5 и 7 давления подключены к вторым входам первого и второго дифманометров 8 и 9 соответственно.

Определение плотности в пЛотноме- ре основано на измерении давления столба жидкости известной высоты. Перепады давления, измеряемые дифмано- метрами, имеют по три составляющих. Первая составляющая пропорциональна средней плотности исследуемого потока. Вторая составляющая пропорциональна изменению средней плотности либо в восходящей, либо в нисходящей

преобразователями давленияj установ- на нисходящей и горизонтальной ветвях; V|, V - скорости движения жидкой фазы в восходящей и нисходящей ветвях соответственно; V - скорость потока на входе в П-образную трубу; Уц - средняя скорость оседания частиц твердой фазы в неподвижной жидкой фазе; Vg - средняя скорость вспльшания газовых пузырьков в неподвижной жидкой фазе. 2 з,п..: ф-лы, 1 ил.

ветвях, обусловленному различием скоростей движения фаз в этих ветвях. Третья составляющая пропорциональна гидродинамическим потерям напора на трение при движении потока между преобразователями давления. Влияние последних двух составляющих на показания вторичного прибора компенсируется за счет соответствующего выбора соотношения высот установки преобразователей давления восходящей и нисходящей ветвей относительно преобразователя давления горизонтальной ветви и за счет того, что преобразователи давления восходящей и нисходящей ветвей трубы гидравлически равноудалены от преобразователя давления горизонтальной ветви.

При определении плотности жидких рред с твердыми включениями в восходящую ветвь 2 П-образной трубы 1, установленную вертикально, непрерьшно подают исследуемую жидкость. Преобразователи давления восходящей и нисходящей ветвей трубы расположены относительно преобразователя давления горизонтальной ветви на расстояниях, удовлетворяющих соотношению

н«

н

де Н (v -V4)( ) vi+ J( v1 + V)

расстояние ло вертикали между преобразователями давления,, установленными на восходящей и горизонтальной ветвях;

расстояние по вертикали между преобразователями давления, установленными на нисходящей и горизонтальной

, ветвях: 0м

Vx V X скорости движения жидкой фазы в восходящей и нисходящей ветвях соответственно; средняя скорость оседания частиц твердой фазы в неподвижной жидкой среде; скорость потока на входе в П-образную трубу- В этой ветви жидкая фаза потока

V, V

движется со скоростью v| , а твердая

в в фаза - со скоростью V-j. ,,

где Уц - средняя скорость оседания частиц твердой фазы в неподвижной жидкой фазе. В результате этого в восходящей ветви 2 происходит увеличение средней плотности потока р® по срав-

на входе

.

нению с его плотностью с в П-образную трубу 1 на р + р.

В восходящей ветви 2 скорость движения в жидкой фазе V возрастает, а скорость движения твердой фазы V падает относительно скорости потока У на входе в плотномер, что обусловлено оседанием частиц твердой фазы и перераспределением скоростей фаз. В нисходящей ветви 4 жидкая фаза движется с о скоростью v, а твердая - со скоростью V Уц, вследствие чего в нисходящей ветви 4 происходит уменьшение средней плотности потока р сравнению с его плотностью р на входе в П-образную трубу 1 на

И

&f

по

- лпЧ

В нисходящей ветви 4 скорость движения жидкой фазы vj, падает, а скорость движения твердой фазы V возрастает относительно скорости потока

В восходящей ветви 2 скорость движения жидкой фазы V . падает, а скорость движения газовой фазы V возрастает по сравнению со скоростью потока V на входе в плотномер, что

на входе в плотномер, что обусловлено 45 обусловлено всплыванием газовых пу- оседанием частиц твердой, фазы и пере- зырьков с последующим уносом их в горизонтальную ветвь 3. В нисходящей ветви 4 жидкая фаза движется со скоростью Vx, а газовая фаза - со скотК - тг Н

распределением скоростей фаз. Преобразователи 5 и 7 давления расположены на восходящей 2 и нисходящей 4 ветвях П-образной трубы 1 соответственно на расстояниях Н и Н по вертикали относительно преобразователя 6 давления, установленного на горизонтальной ветви трубы. Цифманометр 8 измеряет перепад дап.пения между преобразовате- 55 лями 5 и 6, а дифманометр 9 - между преобразователями 7 и 6. Дифманомет- ры 8 и 9 преобразуют измеренные перепады давления р пропорциональные сиг50 ростью V . V - Vg, вследствие чего в нисходящей ветви 4 происходит умень- щение средней плотности потока р по сравнению с его плотностью о на входе в П-образную трубу 1 на ар :

р у-.р.

В нисходящей ветви 4 скорость движения жидкой фазы V возрастает, а

10

15

20

налы. Выходные сигналы дифманометров 8 и 9 складываются во вторичном приборе 10.

При определении плотности жидкости жидких сред с газовыми включениями плотномер работает следующим образом.

Преобразователи давления восходящей и нисходящей ветвей трубы гидравлически равноудалены от преобразователя давления горизонтальной ветви трубы и расположены относительно него на расстояниях, удовлетворяющих соотношению

„- - ои ( Y( ) (Vj - V J(Ve+ V)

где Vg - средняя скорость всплывания газовых пузырьков в неподвижной жидкой среде.

В восходящую ветвь 2 П-образной трубы 1, установленной вертикально, непрерывно подается исследуемая жидкость с газовыми включениями. В этой ветви жидкая фаза потока движется со скоростью Vt, а газовая фаза - со скоростью VP Vg, где Vg - средняя скорость всплывания газовых пузырьков в неподвижной жидкой фазе. В восходящей ветви 2 происходит увеg

личение средней плотности потока Р по сравнению с его плотностью р на входе в П-образную трубу 1 на йр за /35 всплывания газовых пузырьков и уноса их в горизонтальную ветвь 3

J

30

Г f +лр

40

В восходящей ветви 2 скорость движения жидкой фазы V . падает, а скорость движения газовой фазы V возрастает по сравнению со скоростью потока V на входе в плотномер, что

тК - тг Н

55

50 ростью V . V - Vg, вследствие чего в нисходящей ветви 4 происходит умень- щение средней плотности потока р по сравнению с его плотностью о на входе в П-образную трубу 1 на ар :

р у-.р.

В нисходящей ветви 4 скорость движения жидкой фазы V возрастает, а

скорость движения газовой фазы у« падает по сравнению со скоростью потока V на входе в плотномер, что обуслов-j пено всплыванием газовых пузырьков с уменьшением последующего уноса их на выход плотномера.

Преобразователи 5 и 7 давления расположены на восходящей 2 и нисходящей 4 ветвях П-образной трубы 1 соответственно на расстояниях Н и Н по вертикали относительно преобразователя давления 6, установленного на горизонтальной ветви трубы. Ди- фманометр 8 измеряет перепад давления между преобразователями 5 и 6, а дифманометр 9 - между преобразователями 7 и 6. Дифманометры 8 и 9 преобразуют измеренные перепады давления в пропорциональные сигналы.

Выходные сигналы дифманометров 8 и 9 складьшаются во вторичном приборе 10.

При изготовлении плотномера первоначально устанавливают преобразователь 7 давления, максимально исполь- зуя длину нисходящей ветви 4, на расстоянии Н от горизонтальной ветви 3. Затем устанавливают преобразователь 5 давления на расстоянии Н от горизонтальной ветви 3. В последнюю очередь определяют место установки преобразователя 6 давления.

Формула изобретения

1. Плотномер для жидких сред, содержащий проточную емкость в виде П образной трубы, три преобразователя давления, установленные на каждой из ветвей трубы, и два дифманометра, каж дьй из которых соединен с вторичным прибором, с преобразователем, установленным на горизонтальной ветви, и с преобразователем, установленным на вертикальной ветви, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения плотности жидких сред, преобразователи давления.

Редактор А. Ворович

Составитель В. Алексеев Техред л. Сердюкова

Заказ 3042/37Тираж 776Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д..4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г„Ужгород,ул.Проектная,4

установленные на вертикальных - восходящей и нисходящей ветвях трубы, гидравлически равноудалены от преобразователя давления, установленного на горизонтальной ветви трубы.

2, Плотномер по п. 1, отличающийся T€iM, что, с целью повышения точности измерения плотности жидких сред, содержащих твердые включения, преобразователи давления установлены на вертикальных ветвях таким образом, что вьтолнено условие

„6 „и (V.- Y4).(Vi, - V)

(vl Tv:) (V и - )

где Н - расстояние (по вертикали)

между преобразователями дав- леЬия, установленными на восходящей и горизонтальной ветвях; Н - расстояние (по вертикали)

между преобразователями давления, установленными на нисходящей и горизонтальной ветВЯХ|

. - скорости движения жидкой фазы в восходящей и нисходящейветвях соответственно; V - скорость потока на входе в Побразную трубу;

Vi) средняя скорость оседания частиц твердой фазы в неподвижной жидкой фазе.

3. Плотномер по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения плотности жидких сред, содержащих .газовые включег НИН, преобразователи давления установлены на вертикальных ветвях таким образом, что вьтолнено условие

нВ - и У + - V, + V) Н - Н Y- v)(

где V - средняя скорость всплывания газовых пузырьков в неподвижной жидкой фазе.

Корректор В. Вутяга

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности жидких сред с твердыми или газовыми включениями (двухфазных потоков). Цель . 8 изобретения - повышение точности измерения плотности жидких сред, содержащих твердые или газовые включения. Устройство имеет П-образную трубу 1, расположенную вертикально, на каждой из ветей 2, 3 и 4 которой установлены преобразователи давления 5,6 и 7. Первый дифманометр В измеряет перепад давления между преобразователями дав- пения восходящей 2 и горизонтальной 3 ветвей, а второй дифманометр 9 - между преобразователями давления нисходящей 4 и горизонтальной 3 ветвей. Сигналы дифманометров 8 и 9 складываются во вторичном приборе 10,показания которого пропорциональны средней плотности потока на входе в плотномер. Это достигнуто за счет того,что преобразователи давления восходящей 2 и нисходящей 4 ветвей трубы гидравлически равноудалены от преобразователя давления горизонтальной ветви 3 и расположены относительно него на расстояниях, удова ро to О О5 ho оо