КОНЦЕНТРАТОМЕРвсЕооюгндр Советский патент 1973 года по МПК G01N9/18 

Изобретение относится к области испытания физико-химических характеристик жидкостей и может быть использовано для измерения концентраций жидкостей, например кислот, имеющих нелинейную зависимость между концентрацией, плотностью и температурой.

Известны приборы, измеряющие плотность жидкости с компенсацией по температуре, щкалы которых градируют в процентах концентрации.

Известный пьезометрический плотномер содержит цилиндрический сосуд, через который протекает контролируемая жидкость, пьезометрическую трубку, узел термокомпенсации, связанный с рычажной системой, изменяющей глубину погружения сопла пьезометрической трубки на величину, пропорциональную изменению температуры, вторичный прибор и систему подготовки воздуха.

В известном плотномере не учитывается поправка на температурную компенсацию, обусловленную изменением концентрации кислоты, что приводит к увеличению приборной погрешности в средних зонах измеряемого диапазона плотности, необходимости сужения диапазона измерения, а также к невозможности его применения для измерения в широком диапазоне концентраций жидкостей, например кислот, имеющих нелинейную зависимость между концентрацией, плотностью и температурой.

Предлагаемый концентратомер позволяет повысить точность измерений благодаря введению в его рычажную систему подвижной опоры, перемещающейся пропорционально выходному сигналу концентрации контролируемого раствора, и осуществить нелинейную коррекцию глубины погружения пьезометрической трубки в соответствии с формулой

(1)

DP

Л

где L - исходное постоянное плечо

рычажной системы, жж;

15ДА - коррекцияпогружения

пьезометрической трубки, мм,; Д/ - температурный градиент,

°С;

20Р - выходное давление манометра (0,2-1,0 /сгс/сж); N, М, F, D и Е-коэффициенты рассчитываемые для каждой испытуемой жидкости и принятых

25пределов изменения температуры и концентрации.

Значения коэффициентов для различных растворов кислот в часто встречающихся на 30 практике пределах изменения концентрации и температуры кислоты приведены в таблице 1.

Таблица 1

Уравнение (1) получено путем исследования зависимостей плотности от концентрации и температуры для многих растворов кислот.

Установлено, что при изменении концентрации кислоты на 15-20% с относительной погрешностью до 1,0% эти зависимости описываются уравнением вида

р а + 6-Ср-(/ + /пСрХр,(2) Исходя из условия равенства нулю прира-Ю щения произведения высоты погружения пьезометрической трубки на плотность, что cojOTBeTCTByeT постоянству сигнала концентрации независимо от температуры, после ряда

где р - плотность раствора, tp - температура раствора, С; Ср-концентрация раствора, вес. %.

Значения коэффициентов а, Ь, I vi т для серной, соляной, фосфорной и азотной кислот для различных интервалов варьирования концентрации и температуры сведены в таблицу 2.

Таблица 2 k + p(c, .макс - мин М .O,6LV , о//- макс MnnN , мин „ Y 5 jJ L 8 J преобразований уравнение (2) можно привести к виду, удобному для определения глубины погружения пьезометрической трубки в зависимости от концентрации, плотности и температуры: jj +

где k h-l; p h-m;

r-a-/(); S ft-m();

A .1 макс - мин .

,

С - концентрация кислоты.

Плотность растворов кислот в уравнение (3) входит косвенно через коэффициенты и переменные.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема концентратомера; на фиг. 2 - кинематическая схема рычажной системы с обозначением плеч в соответствии с уравнениями (1) и (3).

Концентратомер состоит из цилиндрического сосуда 1, через который протекает контролируемая жидкость; погружной пьезометрической трубки 2; узла 3 термокомпенсации, связанного с рычажной системой, содержащей двухплечий рычаг 4, шарнирно соединенный с пьезометрической трубкой 2, и рычаг 5 с подвижной опорой 6; вторичного прибора 7; манометра 8 и системы 9 подготовки воздуха (типа БПВШ-1).

Рычаги 4 и 5 соединены между собой посредством звена 10. Подвижная опора 6 штоком 11 связана с сильфонным пневмоприводом 12, воспринимающим выходное давление, контролируемое манометром 8, и отрабатывающим положение подвижной опоры 6, пропорциональное выходному давлению в диапазоне 0,2-1,0 кг/см. Подача воздуха в пьезометрическую трубку 2 осуществляется по гибкому резиновому шлангу 13.

Цилиндрический сосуд / в верхней части снабжен сливной коробкой 14, крышка 15 которой служит платой для размещения опор рычагов, пневмопривода и направляющих.

Концентратомер работает следующим образом.

При постоянстве концентрации контролируемой жидкости и ее температуры положение подвижной опоры 6 и рычагов 4, 5 остается неизменным; при этом выходное давление, регистрируемое манометром 8 и вторичным прибором 7, пропорционально концентрации жидкости. С изменением только концентрации (при Const) меняется плотность жидкости, что сказывается на величине выходного давления. Поскольку выходное давление одновременно действует и на сильфон 12, шток // которого связан с подвижной опорой 6, то при этом последняя перемещается на величину, пропорциональную величине изменившегося давления. Это перемещение изменяет значение составляющей D в уравнении (3), т. е. плеча D кинематической схемы (фиг. 2), а следовательно, и соотношение плеч рычажной системы. Изменение погружения пьезометрической трубки 2 при этом соответствует

необходимой поправке, обусловленной изменением концентрации кислоты.

При изменении температуры жидкости, протекающей через прибор, происходит расширение (или сжатие) баллона термокомпенсатора, связанного с рычагом 5. При этом поворот рычага 5 вокруг опоры 6 приводит к подъему (или опусканию) пьезометрической трубки 2 на величину, пропорциональную изменению температуры жидкости, т. е. в показания концентратомера вносится температурная компенсация. Одновременно перемещается подвижная опора 6, что, в свою очередь, компенсирует нелинейность связи концентрация - плотность. В том случае, когда происходит одновременное изменение концентрации и температуры жидкости, прибор отрабатывает сигнал, пропорциональный измеряемой концентрации с поправкой на плотность и температуру.

П;редмет изобретеиия

Концентратомер, содержащий сосуд с анализируемой жидкостью, .пьезометрическую

трубку, соединенную с помощью гибкой трубки с системой подачи воздуха, манометр и узел термокомпенсации, связанный посредством рычажной системы с пьезометрической трубкой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, рычажная система снабжена подвижной опорой, соединенной через шток с сильфонеым пневмоприводом, воспринимающим выходное давление пьезометрической трубки.

6С f

-V

Воздук

N

-A-

/7//w7

tт

/