Способ определения количества растворенных газов в жидкости Советский патент 1992 года по МПК G01N29/02 

сл

с

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для определения количества растворенных газов в жидкости. Целью изобретения является расширение диапазона измерений. Количество растворенных газов определяется по тарировочным зависимостям n f(cz), где п - количество пузырьков газа за фиксированный отрезок времени, образующихся при дегазации жидкости ультразвуковыми колебаниями с амплитудой, обеспечивающей выделение газа из жидкости в виде стабильной последовательности одиночных пузырьков. Новым в способе является то, что тарировочные кривые и количество растворенных газов в недонасыщенных по газосодержанию жидкостях определяют при сниженном давлении над жидкостью 2 ил

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, в частности к способам контроля количества растворенных газов в жидкости

В основном в изобретении по а.с. № 678402 описан способ определения количества растворенных газов в жидкости путем ее дегазации ультразвуковыми колебаниями с амплитудой, обеспечивающей выделение газа из жидкости в виде стабильной последовательности одиночных пузырьков, подсчета их количества п за фиксированный отрезок времени и определения количества растворенных газов а по тарировочным кривым п f (а).

Однако известный способ имеет недостаточный диапазон измерения. Это обусловлено тем, что в известном способе выделение газа из жидкости в виде стабильной последовательности одиночных пузырьков осуществляется за счет возбуждения в жидкости процесса циклической газовой кавитации (ЦГК). Для возбуждения процесса ЦГК необходимо, чтобы амплитуда ультразвуковых колебаний превысила некоторое пороговое значение, зависящее от количества растворенного газа в Жидкости и размера микропузырьков В то же время для последовательного образования одиночных пузырьков в фокусе излучателя с последующим их выталкиванием, величина звукового давления не дол кна превышать значения, при котором пузырьки начинают разрушаться за счет действия поверхностных волн.

Для недонасыщенной по газосодержанию жидкости это давление оказывается меньше порогового давления ультразвуковых колебаний, вследствии чего в такой жидкости процесс ЦГК не возникает.

О

со

3

о

N3

Целью дополнительного изобретения является расширение диапазона измерения.

Это достигается тем, что в способе определения количества растворенных газов в жидкости (1) путем ее дегазации ультразвуковыми колебаниями с амплитудой, обеспечивающей выделение газа из жидкости в виде стабильной последовательности одиночных пузырьков, подсчета их количе- ства за фиксированный отрезок времени и определения количества растворенных газов по тарировочным кривым n f («}, для недонасыщенных по газосодержанию жидкостей над поверхностью жидкости созда- ют давление

Р 0,9

Ратм. а

as

где Ратм. - атмосферное давление;

«1 - минимальное измеряемое количество раствореннх в жидкости газов;

as - насыщенное количество газа в жидкости при атмосферном давлении,

а снятие тарировочной кривой и измерение количества выделенных из исследуемой жидкости газовых пузырьков осуществляют при этом давлении.

Снижением статического давления до величины Р обеспечивается искусственный перевод жидкости из недонасыщенного раствора в перенасыщенный, что приводит к снижению пороговых значений амплитуд ультразвуковых колебаний до величин, при которых образуется процесс ЦГК, т.е. выделение газа из жидкости з виде стабильной последовательности одиночных пузырьков,

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующая способ измерения; на фиг,2 - тарировочные кривые.

Определение количества растворенных газов в жидкости предлагаемым способом осуществляют следующим образом, Пробу жидкости отбирают в полый цилиндриче- ский излучатель, который возбуждается от генератора электрических колебаний, Регулировкой выходного напряжения генератора устанавливают амплитуду ультразвуковых колебаний, обеспечивающую выделение газа из жидкости в виде стабильной последовательности одиночных пузырьков. Если процесс ЦГК не возникает, то измерения проводят при пониженном статическом давлении над поверхностью жид- кости. Величину статического давления Р выбирают в зависимости от измеряемого минимального количества растворенных в жидкости газов «согласно соотношению

Р 0,9

«1

«S

5 0 5

0

5

0 5

0

5 0 5

Затем за фиксированный отрезок времени подсчитывают число образующихся пузырьков а фокусе излучателя.

Количество растворенных газов «определяют по тарировочным кривым n f(«) и измеренному числу пузырьков п. Тарировочные кривые снимают предварительно. При этом амплитуды ультразвуковых колебаний и величины статических давлений при тарировке и измерениях выбирают одинаковыми.

Устройство состоит из ультразвукового генератора 1. подключенного к детектору 2 и полому цилиндрическому излучателю 3, вмонтированному в измерительный герметичный сосуд, в который заливается исследуемая жидкость 4. Выход детектора 2 соединен с одним из входов электронного ключа 5, второй вход которого подключен к реле 6 времени, а выход - к счетчику 7 импульсов. К измерительному сосуду подключен манометр 8 и вакуумный насос 9.

Работа устройства при измерении происходит следующим образом.

Исследуемую пробу жидкости 4 заливают в измерительный сосуд, в котором установлен полый цилиндрический излучатель 3. Излучатель возбужается от генератора электрических колебаний 1 с фиксированными частотой и амплитудой. Регулировкой выходного напряжения генератора 1 устанавливают амплитуду ультразвуковых колебаний, обеспечивающую выделение газа из жидкости в виде стабильной последовательности одиночных пузырьков, образующихся в фокусе излучателя 3, При достижении пузырьком размера больше резонансного он резко выталкивается из фокуса излучателя, а на его месте начинает зарождаться и расти новый пузырек. При удалении пузырька из фокуса излучателя на излучателе образуется кратковременный выброс напряжения, который выделяется детектором 2 и используется для подсчета пузырьков. Для этого импульсы с выхода детектора 2 подаются через электронный ключ 5 на счетчик 7 импульсов. Электронный ключ управляется реле 6 времени, которое по команде оператора вырабатывает перепад напряжения фиксированной длительности, открывающий на это время электронный ключ 5. Прошедшие через электронный ключ 5 импульсы подсчитывают с помощью счетчика 7 импульсов. Пониженное давление в сосуде создается вакуумным насосом 9 и контролируется манометром 8.

С помощью этого устройства для воды с излучателем, имеющим резонансную частоту 16 кГц, и при одинаковой амплитуде ультразвуковых колебаний были сняты тарировочные кривые n f (а) для двух зна- чений статических давлений PI 0,1 МПа и Р2 0,07 МПа (см.фиг.2). Из тарировочных кривых видно, что при выбранной фиксированной амплитуде ультразвуковых колебаний и статическом давлении, равным атмосферному 0,1 МПа процесс ЦГК возникает только в воде с газосодержанием «S 1,95%. Снижение статического давления до 0,07 МПа обеспечивает возбуждение процесса в воде с газосодержанием 1,3%.

Таким образом, эксперименты показывают, что проведенные измерения при пониженном давлении позволяют значительно расширить диапазон измеряемых концентраций растворенного газа.

Формула изобретения Способ определения количества растворенных газов в жидкости по авт. св. № 678402, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, над поверхностью жидкости создают давление

Р 0,9

Ратм. ОЛ

as

где Ратм - атмосферное давление;

at - минимальное измеряемое количество растворенных в жидкости газов;

(Xs насыщенное количество газа в жидкости при атмосферном давлении, а снятие тарировочной кривой и определение количества растворенных газов в жидкости осуществляют при этом давлении.

Фи г. /

sa

и

wo.

300

юс

/4 /б :,5 2,0 Ј2 24- 2,6

С(уг 2.

P 0.07 МПа

Э-0,МПа

%