Способ определения концентрации газов, растворенных в жидкости и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01N7/14 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению концентрации газов, растворенных в жидкости, в частности газов в воде для теплоэлектростанций или газов в теплоносителях для АЭС, и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности и различных областях техники, а также при проведении научно- исследовательских работ и лабораторных исследований, связанных с использованием газонасыщенных и дегазированных жидкостей и изучением процессов абсорбции и десорбции.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа и устройства за счет определения остаточной концентрации растворенных газов в дегазированной жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу осуществляют продувку внутренней полости устройства тем же газом, концентрацию которого в последующем определяют, затем снижают давление до атмосферного, раСО

со о

00

створяют в пробе жидкости газ при перемешивании до равновесного состояния, определяемого законом Генри, а после измерения количества поглощенного жидкостью газа по фиксированному положению капли анализируемой жидкости, перемещающейся в направлении, противоположном направлению при анализе газонасьпценных жидкостей, рассчитывают остаточную концентрацию растворенных газов по формуле

10

С V ОС v Р

атм

a-L

v7

где Эбу коэффициент Генри при температуре определения, смэ/см.ата; атмосферное давление, эта1,

15

PCITM

а см

11 в любом положении трехходового крана 13. Внутри сосуда 2 помещен поглощающий жидкость элемент 17. На патрубки 6 и 9 надеты гибкие шланги (не показаны).

Способ определения концентрации газов, растворенных в жидкости, осуществляют на предлагаемом устройстве следующим образом.

При анализе газонасыщенной жидкости трехходовой кран 13 устанавливают в положение, когда проходной канал 15 соединяет внутренние полости сосуда 1 для отбора пробы и сосуда 2 с поглощающим жидкость элементом 17. С помощью гибкого шланга подсоединяют сосуд 1 к емкости с жидкостью, подлежащей анализу. Открывают вентиль сечение индикаторной трубки, „ на емкости, кран 7 на патрубке 6 и

отбирают пробу жидкости для анализа в сосуд 1 для отбора пробы, после чего перекрывают кран 7.

По шкале 5 определяют объем отобранной пробы. После этого вводят каплю анализируемой жидкости 18 с помощью шприца в индикаторную трубку 11 и поворачивают устройство относительно центра изгиба на 120° по часовой стрелке так, чтобы анализируемая жидкость перетекала полностью в сосуд 2 с поглощающим жидкость элементом 17.

При этом происходит впитывание- анализируемой жидкости поглощающим жидкость элементом 17 в сосуде 2 и выделение газов, растворенных в жидкости. В качестве поглощающего жидкость элемента 17 может быть использован рулончик фильтровальной бумаги. При выделении растворенных газов из жидкости индикатор (капля анализируемой жидкости) 18 перемещается в индикаторной трубке t1. После остановки капли 18 фиксируют величину ее перемещения по шкале 12. Концентрацию газов, растворенных в жидкости (%), рассчитывают по формуле

L - расстояние перемещения индикатора, см Vj« - объем пробы жидкости, см3 .

На фиг.1 и 2 представлена схема 25 устройства для осуществления спосо.ба определения концентрации газов, растворенных в жидкости, в разных рабочих положенияхi на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2. . 30

Устройство состоит из сосуда 1 для отбора пробы, сосуда 2 с поглощающим жидкость элементом и рабочего сосуда 3, соединенных разветвленным изогнутым участком 4, обеспечивающим размещение всех (трех) сосудов под углом 120° один относительно другого. Сосуд 1 для отбора пробы откалиброван (шкала 5) и снабжен патрубком 6 с двухходовым краном 7. Сосуд 2 с поглощающим жидкость элементом снабжен притертой пробкой 8. Рабочий сосуд 3 снабжен патрубком 9 с двухходовым краном 10. Разветвленный изогнутый участок 4 снабжен индикаторной трубкой 11 со шкалой 12, а также трехходовым краном 13, установленными симметрично друг другу на противоположных сторонах изогнутого участка 4 по разные стороны от центра изгиба на одной линии, перпендикулярной плоскости, образованной осями трех сосудов. Пробка 14 трехходового крана 13 имеет проходной канал 15, изогнутый в центре пробки под углом 120° в го- ; ризонтальной плоскости, который сое- 55I динен в точке изгиба каналом 16, сое-, линяющим проходной канал 15 с внутренней полостью индикаторной трубки

35

40

45

50

С . Jr. .. JLk. v v

где Vr - объем газа, см3 j

а - сечение индикаторной трубки,

ем2 L - величина перемещения капли,

см,

V-объем пробы жидкости, см3. При анализе дегазированной жидкости трехходовой кран 13 устанавливают в положение, когда проходной канал 15

С . Jr. .. JLk. v v

где Vr - объем газа, см3 j

а - сечение индикаторной трубки,

ем2 L - величина перемещения капли,

см,

V-объем пробы жидкости, см3. При анализе дегазированной жидкости трехходовой кран 13 устанавливают в положение, когда проходной канал 15

соединяет внутренние полости сосуда 1 для отбора пробы и рабочего сосуда 3. С помощью гибкого шланга подсоедйня- ют устройство к источнику газа, кон- центрацию которого необходимо опре-.-. делить, и осуществляют продувку им внутренней полости устройства, предварительно надев на конец индикаторной трубки шланг (не показано). На фиг.1 видно, что продувку осуществляют через патрубки 6 и 9. По окончании продувки закрывают кран 7 и зажимают шланг на.индикаторной трубке. После этого с помощью зажима на шланге ин- дикаторной трубки снижают давление внутри устройства до атмосферного с одновременным отбором пробы жидкости в сосуд 1. По шкале 5 определяют объем отобранной пробы. После этого с помощью шприца вводят в индикаторную трубку каплю анализируемой жидкости 18, поворачивают устройство относительно центра изгиба на 120° против часовой стрелки так, чтобы анали- зируемая жидкость полностью перетекала в рабочий сосуд 3. Происходит перемешивание жидкости и растворение в ней газа. Капля анализируемой жидкости 18 начинает смещаться от края ин- дикаторной трубки к изгибу угтройст- ва. В дальнейшем плавно покачивают (постукивают) сосуд 3 в плоскости, перпендикулярной уровнемерной трубке до установления равновесного состоя- ния, при котором в жидкости устанавливается концентрация газа С в соответствий с законом Генри, а индикатор (капля анализируемой жидкости) 13 останавливается и находится в неподвиж- ном положении, т.е. устанавливается концентрация газа, соответствующая атмосферному давлению (РЯТЦД)Момент достижения атмосферного давления во внутренней полости уст- ройства при снижении давления газа после продувки может быть определен различными способами. Например, по окончании продувки зажимают шланг на индикаторной трубке 11 и закрывают краны 7 и 10 на патрубках 6 и 9. Затем берут Стеклянную трубку (капилляр) и вводят в отверстие с одной стороны трубки каплю жидкости. После .этого трубку вставляют (той стороной, где находится капля жидкости) в шланг, один конец которого предварительно нарет на индикаторную трубку 11. и перекрыт зажимом по окончании

продувки. После этого стеклянную трубку устанавливают в вертикальное или горизонтальное положение и мед- ленно открывают зажим на шланге. Так как давление во внутренней полости устройства больше атмосферного, то капля жидкости внутри стеклянной трубки (капилляра) перемещается. Остановка капли жидкости свидетельствует о том, что давление во внутренней полости устройства стало атмосферным.

Математически сказанное выражается следующим образом:

С Ое-Ратмсм3 газа/см3 жидкости, (1)

На установление этой концентрации израсходован объем газа уг:

V.

aL, см3,

(2)

где а - сечение индикаторной трубки,

см2 j

L - расстояние перемещения индикатора, см.

Остаточную концентрацию растворенных газов в дегазированной жидкости (Сх) находим из соотношения

с ое-р

от w

-Ј(3)

или

СХ +

a-L

V

(4)

ж

Из выражения (4) получим

GX ратм

a. L

v

(5)

Так как ЪЬ - коэффициент Генри при температуре определения Н смэ/см«ата, то объем газа Vr aL необходимо привести к Н см3, т.е. к см3 при нормальных условиях (Н.У.) по формуле

VF(. a. L. -SHAlfj l 3iPH.IJ таи

где Тии - 273 К;

Р«. 760 мм рт.ст., Тан температура, при которой проводится анализ, К.

Таким образом, остаточную концентрацию растворенных газов в дегазированной жидкости рассчитывают по формуле

сх х ратм

a-L

где ЭСд - коэффициент Генри при температуре определения Н см3/см хата;

Ратм- атмосферное давление, эта; а - сечение индикаторной трубки,

см2;

L - расстояние перемещения индикатора, см;

Уж - объем пробы жидкости, см3. Пример конкретного выполнения способа с приведением числовых значений параметров, входящих в формулу для расчета остаточной концентрации.

Для анализа взят бензол, насыщен- ный азотом. Исходная концентрация азота, растворенного в бензоле, составляет 0,124 г/л. Отбирают пробу в устройство для осуществления способа и .проводят анализ газосодержания.- . Учитывая, что в данном примере 96щ. -; 0,12 г/л-эта, УЯ 96 см3, а 0,12 см2, L 3 см и поставив указанные значения в расчетную формулу, получим

сх CNU кг/мэ.

Кроме того, для анализа взят бензол, предварительно насыщенный азотом, а затем дегазированный. Отбира- ют пробу в устройство для осуществления способа и проводят анализ газосодержания. Учитывая, .что в данном примере Эб 0,12 г/л-ата V 40 см3; а 0,16 см2; L 17 см, и подставив указанные значения в расчетную формулу, получают GX Сц„ 0,052 кг/м3 .

I

Такие режимные параметры способа,

как давление продувки устройства га- зом, не влияют на его воспроизведет- во, неважно под каким давлением осуществляется продувка внутренней полости устройства, главное, что после продувки давление во внутренней по- лости должно быть равно атмосферному.

Формула изобретения

1. Способ определения концентрации газов, растворенных в жидкости, включающий отбор фиксированного количества анализируемой жидкости, помещение ее в замкнутый объем с материалом,

поглощающим жидкость, измерение количества выделившегося газа при атмосферном давлении по измерению положения капли анализируемой жидкости в индикаторной трубке, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет определения остаточной концентрации растворенных газов, осуществляют продувку внутренней полости устройства анализируемым газом, снижают давление до атмосферного, растворяют в пробе жидкости газ при перемешивании до равновесного состояния, а остаточную концентрацию рассчитывают по формуле

г w р ьх лх гатм

aL

где Ову - коэффициент Генри при температуре определения, см3/см-эта; Ратм- атмосферное давление;;

а - сечение индикаторной трубки , см2 ;

L - расстояние перемещения индикатора, см;

V, - объем пробы жидкости, см3 . 2. Устройство для определения концентрации газов, растворенных в жидкости, включающее откалиброванный сосуд для отбора пробы, снабженный патрубком с краном, сосуд с поглощающим жидкость элементом, снабженный притертой пробкой и подсоединенный к сосуду для отбора пробы изогнутым участком, индикаторную трубку, установленную перпендикулярно плоскости, проходящей через оси обоих сосудов, и подсоединенную к центру изгиба, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения остаточной концентрации растворенного газа, оно снабжено рабочим сосудом, ось которого размещена в одной плоскости с осями двух других сосудов под углом 120° к ним, л-рехходовым краном, размещенным в изогнутом участке, проходной канал в пробке трехходового крана выполнен изогнутым в центре пробки под углом 120° в плоскости сосудов и подсоединен к индикаторной трубке.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить .. функциональные возможности. При анализе дегазированных жидкостей осуществляют продувку внутренней полости устройства тем же газом, концентрацию которого в последующем определяют, затем снижают давление до атмосферного, растворяют в пробе жидкости газ при перемешивании до равновесного состояния, определяемого законом Генри, а после измерения количества поглощенного жидкостью газа по фиксированному положению капли анализируемой жидкости, перемещающейся в на- правлении, противоположном направле- нию при анализе газонасыщенных жидкостей, рассчитывают остаточную концентрацию растворенных газов по приведенной в описании формуле. Устройство для осуществления способа дополнительно содержит сосуд, снабженный патрубком с краном, изогнутый участок снабжен трехходовым краном, установленным на противоположной стороне от индикаторной трубки, причем все сосуды соединены изогнутым участком под углом 120° один относительно другого, при этом проходной канал в пробке крана выполнен изогнутым в центре пробки под углом 120° в горизонталь- .ной плоскости и соединен в точке из- гиба каналом, соединяющим проходное отверстие с внутренней полостью индикаторной трубки. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

.-2

А-А

фие.З