Способ определения влажности газа Советский патент 1980 года по МПК G01N25/62 

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для определения влажности газа.

Известен психрометрический способ, основанный на измерении температур двумя термометрами: сухим и мокрымг имекхцим резервуар, смоченный водой, и находищимся в термодинамическом равновесии с oKpsocaкщей газовой средой. Испарение с поверхности резервуара мокрого термометра происходит тем интенсивнее, чем ниже влажность газа разность показаний сухого термометра зависит от значения влажности 1.

Ближайшим техническим решением к изобретению является способ определения влажности газа, включающий его охлаждение ниже точки росы и отделение сконденсированной влаги 2.,

Недостатком известного спосЬба является большая продолжительность времени для конденсации достаточного количества воды и невысокая точность. Причем это время значительно увеличивается, а точность уменьшается при небольшом содержании паров води:.Известный способ неприемлем в случае

изменения содержания паров во времени.

Целью изобретения является обеспечение непрерывности определения и повышение точности. Это достигается тем, что влажный газ последовательно пропускают через два предварительно отградуированньйх капилляра с регистрацией потери давления в них после вы0хода газа из первого капилляра его охлаждают, отделяют сконденсированную влагу и ведут поглощение оставшейся влаги-| а по. выходу из второго капилляра производят анализ газа на ком5поненты и по их удельному весу и потерям давления на капиллярах определяют влагосодержание по зависимости:

-feWb -4ac

20 2а

Предлагаемый способ реализуется стройсзсвом, приведенным на чертезсе.

На чертеже предсташлен термостат 1, в котором размещены капилляры 2 и 3 со змеевиками 4 и 5, в промежутке между которыми снаружи темостата установлены холодильник-гконденсатор б, влагоотделитель 7 и влагопоглоти0тель 8. Капилляры подсоединены к пе репадам 9 и 10. Влажный анализируемый газ подводится к устройству по линии 11, а сухой газ отводится из устройства по линии 12, Линии влажного и сухого газа (капилляры 2 и 3 змеевики 4 и 5, холодильник б, влаго отделитель 7 и влагопоглотитель 8) с целью упрощения определения (расчета) влажности газа - моностатирова ны. Линия влажного газа соединена с линией 13 грануировочного газа через запорный кран 14. Сущность способа заключается в следующем. Влажный анализируемый газ (предварительно отфильтрованный от пыли) пропускают через змеевик 4 ,и капилляр 2, где происходят потери давления газа, равные; ,р...|дж где; 4а коэффициент сопротивления капилляра 2; Wg - скорость влажного газа, м/сек; удельный вес влажного газа, кгс/M j g - ускорение св бодного падения, м/сек . Потери давления (перепад давления влажного газа на капилляре 2) регист рируется с помощью перепадомера 9. Далее анализируемый газ охлаждают .ниже точки росы в холодильнике-ко денсаторе 6, отделяют сконденсирован ную влагу во влагоотделителе 7 и поглощают Остаточную влагу во влагопоглотителе 8, после чего сухой анализируемый газ пропускают через змеевик 5 и капилляр 3, где происходят потери давления газа, равные (а) где: - коэффициент сопротивления капилляра 3; We- скорость сузкзго газа, м/сек; «jTc - удельньй вес сухо го газа, кгС/м . Потери давления (перепад давления сухого газа;на капилляре 3 регистрируется с помощью перепадомера 10. После капилляра 3 производят ана лиз сухого газа на компоненты и определяют влажность газа как изложено ниже. Бели через капилляры 2 и 3 предварительно пропускать любой сухой газ,,Го можно получить зависимость потерь давления газа на капиллярах 2 и 3 при различных его расходах в виде зависимостей: ) (М где V - расход сухого градуировочного газа при нормальных условиях. .е. -при Т 273°К и Р 760 мм рт.ст РЗ лРз потери давления сухого радуировочного газа при прохождении го через капилляры 2 и 3, соответстенно, при температуре градуировочого газа Т и давлении его Р, гс/м. При прохождении влажногоогаза с дельным весом Jg через капилляр 2 температурой Т-в и давлением Рд ри определенном расходе этого газа отери давления с учетом (1) будут авны: ..3600-F Э V aV V Р.Т Т-Т . . °в Р.т площадь поперечного сечения капилляра 2, и -Jbe- - Расход влажного анализируемого газа и его удельный вес при нормальных условиях . Таким образом др-fe Г ° УЛ. . 2 1бОоТ |«ОБТ Тд (6) Аналогичным образом получаем зависимость для потерь давления этого же газа, но сухого, на капилляре, 3: где: Vp и - расход сухого анализируемого газа и его удельный вес при нормальных условиях; Fg - площадь поперечного сечения капилляра 3, м, Для условий градуировки эти потери давления будут равны: / .ОГ2 У 2§ГЭ6ОО-Р2 /%Г где: Vpyr и расходы градуировочного газа с удельным весом,равРазделив (7) на (6) с учетом того, что в с будем иметь: fe / ое V РО .Ь fv t Для условий градуировки э «ошение равно; I L Pg-Tr Г-5ЬОСЯ:/ОГ Т F fc Г V7 Y 2 V SSSFjTor р;л гТаким образом будем иметь -Y7oc.j-P л V oB/lo -b Но так как . 2 сЧ ОО-НПон Ъс м -г loo too-r Поэтому V.Vjood:fj%r2 f roi9oo-rH , °°-7-о где; - процентное содержани ров воды, во влажном анализир газе; Удзльный вес паро при нормальных физических усл С учетом TorOf что ,.2.М п ., где: К., Kj2 - коэффициенты ра для капилляров 2 и 3 И1 соотве но равны: . .:/ г 2.3bOo-F / / 2- 2g-.3600-P будем иметь: Аоо-гУ. vi - .г Ч 00 / VK / й: 400ТЬс Решая последнее равенство тельно , получим; -toV-k 4ac Гх ОО-гi

а Tftci

гдез

(),-т.„,

схтг .rvf-K f / uPftJ

с - удельный вес сухого газа, кг/нм ; 7йл удельный вес i-ro компонента, %, ТоНаО 0,084 - удельный вес паров воды, кг/нм . Таким образом, сущность способа заключается в следующем. Перед пропусканием исследуемого влгикного газа черен капилляры, определяют функциональную зависимость потерь давления ДР-j и йР от расхода сухого (любого) градуировочного газа. При этом величину расхода сухого градуировочного газа не обязательно фиксировать, так как при дальнейших расчетах требуется знание значения величины . / К., (-)consl, определяег «)й по тангенсу угла наклона зависимости P -fCAPj). При условии, r zUJДалее влажный таз пропускают черезперв1Л капилляр и регистрируют uPg, охлаждают на выходе из этого капилляра, отделяют сконденсированную влагу, поглощаиот остаточную влагу (влагу насыщенного влажного газа), пропускают, осупЕнный газ через второй капилляр и регистрируют здесь ЛР производят анализ сухого газа на компоненты по выходу его из второго капилляра (при недостаточной пропускной способности капилляров, отбор газа на анализ производят до первого капилляра, при применении автоматических газоанализаторов отбор газа на анализ производят после второго капилляра), рассчитывают удельный вес сухого газа и определяют влагосодержание по приведенной вьше зависимости. П р и м е р. В качестве исследуемого газа использовали сухой аргон, который насьвдали во влагонасытителе при температуре насыщения tц, а затем пропускали через устройство, изображенное на чертеже. Предварительно через капилляры пропускали сухие, гргщуировочные газы и находили зависимость ) для следукяцих газоб: aprcwa 1,784 кг/нм5; 1,968 кг/нм.; и азот1 1,25 кг/нм и водород с Эоиа 0f09 кг/нм. При этом фиксировали потери давления газа в капиллярах 2 и 3 при V различных расходах этих газов.Данные приведены в, табл.1. . Т а б л и ц а И

Продолжение табл.1

f) - количество делений на ротаметре, установленном перед устройством для регистрации относительного расхода сухих градуировочных газов. Из данных таблицы 1 можно заключить, что для одного и того же расхода сухого градуировочного газа, отношение:

ДРа

ЛР.

10После чего через устройство пропускали влажный насьяценный газ(ар. гон) и определяли генерируемую влажность по температуре насыцения, а искомую по зависимости (16). Резуль15 таты исследований приведены в табл.2 - В таб. 2: влажность гаТаблица2

за, определенная по температуре насыщенного влажного газа (аргона); влажность газа, определенная по предлагаемому способу; . и А игооти соответственно абсолютная и относительная погрешность в определении влагосодержания, которая вызвана, по всей вероятности, неточностью определения температуры насыщенного влажного газа. Этим способом можно определять не только содержание паров воды 6 любом газе, но также и содержание в нем. паров другого вещества, если вместоTpQ o в зависимость (16) подставить значение удельного веса па)ов этого веinecTBA,

Таким образом, предложенньй способ определения влажности газа, позволяет осуществлять определение влагосодержания газа непрерывно, т.к. величины ДРс Н Р непрерывном пропускании газа через устройство, могут регистрироваться непрерывно; непрерывно может произво:диться и анализ сухого газа (газа по выходу его из второго капилляра), а другие вычислительные операции. ...

Формула изобретения

Способ определения влажности газа, включающий его охлаждение ниже точки росы и отделение сконденсированной , о т л и ч а ю щ и и с .я тем, что, с целью непрерывности определения и повышения точности, влажный газ последовательно пропускают через два предварительно отградуированных капилляра с регистрацией потери давления в них, после выхода газа из первого капилляра его охлгикдают, отделяют сконденсированную влагу и ведут поглощение оставшейся влаги, d по выходу из второго капилляра производят анализ газа на компоненты и по их удельному весу и потерям давления на капиллярах определяют влагосодержание по зависимости:

ГЧОО

1а

0 ще а -Тос

bT...r,J

I -

V

ос к.

D

:--тг .

iCЫЧк др I;

,iw:i.

удельный вес сухого faaa,

Уос- |оо кг/нм; То1 удельный ..вес i-ro

компонента сухого газа кгс/м ; T-f процентное содержание i-ro компонента ; К и K - коэффициенты расхода первого и второго капилляров; дР потери давления газа в первом капилляре, при прохождении через него влажного исследуемого газа, кгс/м ; &PQпотери давления газа во втором капилляре I при прохождении через него сухого исследуемого газа, .

То1. удельный вес паров воды .

кг/нм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

стр. 206-209.

(прототип).