Способ определения количества сжатого газа в баллоне Советский патент 1992 года по МПК G01F17/00 

ратуре и давлению и в пересчете значения гидравлической емкости баллона на количество гелия при нормальных условиях.

Недостатком известного способа является значительная продолжительность времени определения количества газа в баллоне, составляющая не менее пяти часов.

Цель изобретения - сокращение времени определения количества газа в баллоне.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения количества сжатого газа в баллоне определяют объем баллона, коэффициент сжимаемости, измеряют давление газа в баллоне и температуру окружающей среды, причем баллон заполняют газом непрерывно в течение 40...60 мин при давлении,равном 75...100% от рабочего давления баллона, давление газа в баллоне измеряют сразу после его наполнения, а количество сжатого газа в баллоне определяют по формуле

(P-K+1),

где Vc - количество сжатого газа при нормальных условиях, м3;

V - объем баллона, м ;

Тн 293 - температура при нормальных условиях, К;

Т - температура окружающей среды. К;

Z - коэффициент сжимаемости газа при температуре Т и давлении (Р-К + 1);

Р - давление газа в баллоне после его наполнения,атм;

К 0,9807 - коэффициент прогнозного давления, учитывающий отличие температуры газа в баллоне от температуры окружающей среды.

Установлена зависимость давления в баллоне Рв на момент выравнивания температуры содержащегося в баллоне гелия с температурой окружающей среды от давления окончания наполнения баллона, времени его наполнения при температуре газа на момент окончания наполнения баллона. Эта зависимость аппроксимирована уравнением вида

Рв (Р К +1).

Рассчитываемое (прогнозируемое) по данной формуле давление используется для пересчета количества содержащегося в баллоне газа к стандартным условиям.

Способ осуществляют следующим образом.

Предназначенный для наполнения баллон калибруют, определяя его внутренний

объем. Калибровка состоит в наполнении баллона дистиллированной водой с известной температурой, измерении объема этой воды и пересчете объема баллона при дан- ной температуре на объем баллона при стандартной температуре (20°С). Полученное значение, называемое гидравлической емкостью баллона (V), является паспортной для него величиной. Калибровку проводят при изготовлении баллона, отмечая его объем в паспорте и на корпусе (с помощью клейма), или при ремонте баллона.

Баллон вакуумируют персзд наполнением и подсоединяют к магистрали напол- няющего газа.

Фиксируют время начала наполнения ©1 и открывают вентиль на баллоне, начиная его наполнение газом, например гелием. По окончании наполнения баллона фиксиру- ют время окончания наполнения ©а и давление в баллоне и закрывают его вентиль.

Баллон отсоединяют от магистрали.

Вычисляют время наполнения баллона газом ©по формуле

0)

При использовании измерителя интервала времени (секундомер, таймер и т.п.) фикси0 рование времени начала и окончания наполнения заменяют запуском в работу измерителя интервала времени и его остановкой, а величину ©считывают по его шкале или табло.

5 Абсолютную величину давления в баллоне РВ на момент выравнивания температуры газа в баллоне с температурой окружающей среды вычисляют (прогнозируют) по формуле

0

РВ (Р К+1)(Рб -п К+1), (2)

где Р - давление газа в баллоне после его наполнения (в физических атмосферах), атм; 5 К 0,9807 - коэффициент прогнозного давления, учитывающий отличие температуры газа в баллоне от температуры окружающей среды;

Рб - избыточное давление в баллоне, 0 кгс/см2;

п 0,9678 - переводной коэффициент технических атмосфер в физические, -а™ „ .

кгс/см

Величина коэффициента прогнозного давления К выбрана на основе обработки экспериментальных данных для условий V 39...43 дм3, Рб 140...200 кгс/см2, Т 283...303 К и времени наполнения.

Температуру окружающей среды измеряют термометром и вычисляют ее абсолютное значение по формуле

Т То +1,

где Т - абсолютное значение температуры окружающей среды, К;

Т0 273,15 -смещение шкалы термодинамических (абсолютных) температур, К;

t- температура окружающей среды, °С.

Коэффициент сжимаемости Z для гелия выбирают по температуре Т (или t) и давлению Ре по таблицам физических величин ГССД.

Вычисляют множитель к по формуле

«- Т

Z - Т Рн

где Рн 1 - абсолютное давление окружающего баллон воздуха, атм.

Множитель /сможет быть определен по таблицам, составленным в соответствии с формулой (4).

За количество газообразного гелия в баллоне принимают его объем Vc, приведенный к стандартным условиям (20°С и 101,3 кПа), вычисляемый по формуле

V

V-TH Т -Z

(Р-К + 1). (5)

Пример. Осуществляли определение количества газа (гелия) при наполнении пяти баллонов по данному способу и способу- прототипу. Их исходные и расчетные параметры сведены в таблицу. Как видно из таблицы, погрешность определения объема гелия по предлагаемому способу при заполнении баллона в течение времени 40...60 мин не превышает 0,1%, что достаточно для технологических целей учета газа. За грани5

10

15

20

25

цами указанного интервала времени погрешность учета газа возрастает.

Таким образом, данный способ исключает операцию отстоя баллона, чем достигается сокращение времени определения количества газа в баллоне. Это позволяет высвободить производственную площадь и персонал, занятый на проведении операции отстоя баллонов при существующих производственных мощностях.

Формула изобретения Способ определения количества сжатого газа в баллоне по объему баллона и коэффициенту сжимаемости, включающий измерение давления газа в баллоне и температуры окружающей среды, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени измерения, баллон заполняют газом непрерывно в течение 40-60 мин при давлении 75-100% от рабочего давления баллона, давление газа в баллоне измеряют сразу после его наполнения, а количество сжатого газа в баллоне определяют по формуле

Vc

У-Тн Z -Т

Р -К+1,

где Vc - количество сжатого газа при нормальных условиях, м ;

V - объем баллона, м3;

Р - давление газа в баллоне после его наполнения,атм;

Т - температура окружающей среды;

Z- коэффициент сжимаемости газа при температуре Т и давлении Р К + 1;

К 0,9807 - коэффициент прогнозного давления, учитывающий отличие температуры газа в баллоне от температуры окружающей среды;

Тн 293 К - температура при нормальных условиях.