Плотномер газа Советский патент 1980 года по МПК G01N9/36 

Описание патента на изобретение SU785689A1

Изобретение относится к устройствам для анализа газовых смесей посредством измерения плотности. Известен плотномер газа, содержащий сравнительный, выходной и рас положенный между ними измерительный вертикальные каналы, которые соединены между собой вверху и внизу горизонтальньаш каналами с установлен ными в них термоанемометрами 11 . Ряд усовершенствований этого плотномера был направлен на повыщение их чувствительности и точности за счет, главным образом, применения более чувствительных термоанемометров и усложнения газовой схемы. Однако существенный недостаток плотномера, заключающийся в ограниченности диапазона измеряемых плотнос тей, не был устранен. Известен плотномер газа, являющийся прототипом изобретения и содержащий сравнительный, выходной и рас положенный между ними измерительный вертикальные каналы, причем газовые вводы и выводы присоединены к средним точкам соответствующих вертикаль ных каналов, а термоанемометры установлены на участках горизонтальных каналов, соединяющих между собой сравнительный и измерительный вертикальные кангшы. Чувствительные элементы термоанемометров включены в схему электрического измерительного моста с подключенным к нему регистратором 2 . Недостатком этих плотномеров газа является orpaHH4eHHOQTb диапазона измеряемых плотностей газа вследствие з.апирания отдельных каналов газовой схемл при достаточно больших разностях плотностей анализируемого и сравнительного газов. Попытка устранения этого недостатка за счет изменения геометрических размеров каналов газовой схемы приводит к снижению чувствительности. Подбор же подходящего по свойствам сравнительного газа весьма ограничен и также не позволяет эффективно устранить отмеченный недостаток. Вследствие этого плотномеры газа в настоящее время, несмотря на ряд их важных достоинств, применяются главным образом в качестве детектора в хроматографии, где в большинстве случаев диапазон измеряемых плотностей, может быть сделан достаточно узким. В то же время во многих случаях, в частностг в ряде процессов нефтехимической промышленнос ти и промышленности СК, необходимо измерять плотность газовых смесей уг леводородов, изменяющуюся в широком диапазоне, что не может быть осущест влено указанными газовытчи весами. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых плотностей. Указанная цель достигается тем, что вертикальный канал для газа с ; большей плотностью, вместе с часть присоединенного к немУ газового ввода, имеющей внутреннюю поверхност (2-г5)-10 м, снабжен нагревателем, вертикальный канал для газа с меньшей плотностью снабжен устройством .. для отвода, тепла, а части горизонтал ных каналов, соединяющие между собой указанные вертикальные каналы, выполнены со следующим соотношением размеров,- характеризующим их тепло- вое сопротивление: 200 L/CAF)20 , где L - длины указанных чатей горизонтальньах каналов, м-; F - площади поперечных сечений стенок каналов, м, X - коэффициент теплопроводности материала каналов, При этом нагрев канала для газа большей плотностью и охлаждение кангша для газа с меньшей плотность приводит к уменьшению разности пло ностей анализируемого и сравнитель ного газов и, следовательно, к предотвращению явления запирания отдельных каналов газовой схемы пло номера, приводящего к ограничению диапазона измеряемых плотностей газов. . Части горизонтальных каналов, заключенные между нагреваемым и охлаждаемым вертикгшьными каналами, должны обладать достаточным тепловым сопротивлением, чтобы предотвратить значительный разогрев кана ла для с меньшей плотностью. Этой же цели служит и применение охлгикдающего устройства. При этом .уменьшение величины L/(XF) ниже 20°С/Вт приводит к заметному возрастанию теплового потока между ука занными каналами, а увеличение TOJJ же величины свыше 200°С/Вт является неоправданным и требует применения специальных материалов с |1изкой теплопроводностью. Необходимость нагрева части ввода для тяжелого газа вызвана тем, что поверхности вертикального к-анала для тяжелого газа обычно недостаточно для нагрева проходящего газа до не обходимой температуры. При этом, в случае поверхности нагрева газов го ввода, меньшей м, газ не будет нагреваться до необходимой температуры, а увеличение поверхнос ти нагрева свыше 5-10 м приводит к неоправданному усложнению конструкции . С целью увеличения точности и чувствительности газовый плотномер может быть снабжен устройством для автоматического уравновешивания электрического измерительного моста, подключенным к выходу этого моста и к источнику питания нагревателя, причем о величине плотности анализируемого газа судят по величине тока нагревателя. В этом случае измерение производится в момент . равенства плотностей газов в сравнительном и измерительном каналах и, следовательно, при равенстве расходов сравнительного газа в горизонтальных каналах. Вследствие этого воздействия помех (колебания расхода сравнительного газа на входе, напряжения питания измерительного моста, температуры окружающей среды) на расходы сравнительного газа в горизонтальных каналах и токи в противоположных плечах измерительного моста взаимно компенсируются, что приводит к увеличению точности. Применение же высокочувствительного усилителя в устройстве автоматического уравновешивания позволяет увеличить также и чувствительность газовых весов. Для уменьшения динамической погрешности нагреватель в этом случае должен быть достаточно малоинерционным. На чертеже изображен общий вид плотномера газа в разрезе, а также вид на плотномер сверху. Плотномер состоит «з двух металлических блоков, измерительного 1 и сравнительного 2, в которых высверлены вертикальные каналы 3 (срав нительный), 4 (измерительный) и 5 (выходной), а также соединяющие их горизонтальные каналы, которые на участках между блоками выполнен в виде металлических трубок б и 7. Вертикальные каналы снабжены в сред-. них точках вводами 8 и 9, соответственно для сравнительного и ангшизируемого газов, а,также выводом 10 для отходящих газов, причем ввод для анализируемого газа имеет змеевик 11, находящийся в измерительном блоке 1 и служащий для предварительного нагрева анализируемого газа. Измерительный блок 1 снабжен электронагревателем 12 из электроизоляционного нихромового провода, расположенным на боковой поверхности блока и подключенным .через переменное сопротивление установки тока к стабилизатору постоянного напряжения. Измерительный блок 1 с электронагревателем 12 для уменьшения тепловых : потерь имеет снаружи слой тепловой изоляции 13 из асбеста. Б горизонтальных каналах сравнительного блока 2 установлены вольфрамовые нити 14 и 15 термоанемометров, подключенные к измерительному мосту с регистратором на выходе, питаемому оц стабилизатора постоянного напряжения. Для улучшения теплоотвода сравнительный блок 2 снабжен ребрами 16.. Плотномер газа помещен в термостат. . Блоки 1 и 2 с каналами 6 и 7 изготовлены из нержавеющей стали, причем каналы, имеющие толщину стенок 0,5 мм, прикреплены к блокс1м с помощью пайки. Каналы в блоках выполнены путем сквозного сверления с последующей заглушкой концов. Нити 14 и 15 термранемометров с точностью до +2 % подобраны в пару по величине электрического сопротивления В качестве устройства для автоматического уравновешивания измерительного моста может быть использован, например усилитель от электронного автоматического потенциометра с , реверсивным двигателем, соединенным механически с движком сопротив ления установки тока электронагревателя 12. Плотномер газа работает следующим образом. Сравнительный газ, например азот поступает по входу 8 в среднюю точку сравнительного канала 3 и разделяется на два потока, поступаиицие в верхний 6 и нижний 7 горизонтальные каналы. Более тяжелый анализируемый газ поступает из ввода 9 через змеевик 11 в среднюю точку измерительного канала 4, где разделяется на два потока, идущие вверх и вниз. Из точек соединения измерительного кана ла 4с горизонтальными каналами 6 и 7 смешанные потоки анализируемого и сравнительного газов поступают в выходной канал 5 и по выводу 10 сбра сываются в атмосферу. При отключен ном электронагревателе 12 и равенст :ве плотностей анализируемого и сравнительного газов величины газовых по токов в оризонтальных каналах 6 и 7 будут равны. При этом нагретые проходящим электрическим током нити 1.4 и 15 термоанемометров будут имет равные сопротивления и измерительный мост будет уравновешен.При возрастании плотности анёшизируемого газа ве газового столба в канале 4 также возрастает, что приводит к увеличени давления в его нижней точке. Вследствие этого величина потока сравнительного газа в канале 7 уменьшается, а в канапе б возрастает. Это пе рераспределение газовых потоков приводит к соответствукядим изменениям температур и сопротивлений нитей 14 и 15 термоанемометров и,следовательн к нарушению равновесия измерительного моста, что будет отмечено подклю ченным к нему регистратором. Если теперь включить электронагреватель 12 и подобрать необходимую величину тока его питания, то плотность анализируемого газа в измерительном канале 4, вследствие возрастания его температуры, уменьшится и станет равной плотности сравнительного газа в канале 3. Таким образом, начало шкалы плотномера будет смещено в новую точку, отличную от плотности сравнительного газа. При дальнейшем возрастании плотности анализируемого газа и неизменной температуре измерительньго блока 1 в газовой схеме будут иметь место процессы, аналогичные вышеописанным.. Подбор температуры нагреваемого газа позволяет сместить начало шкалы прибора в любую заданную точку шкалы плотностей, не ухудшая при этом его чувствительность и используя тот же самый сравнительный газ. При этом диапазон измеряемых плотностей расширяется в 2-5 раз. С другой стороны, использованиё нагревателя позволяет выбирать для ксикдого конкретного применения плотномера газа сравнительный газ с наиболее подходящими свойствами без снижения чувствительности прибора, поскольку в этом случае, путем подбора необходимбй температуры нагревателя, можно избежать попадания в нелинейную область его характеристики. Формула изобретения Плотномер газа, содержащий сравнительный( выходной и расположенный между ними измерительный вертикальные кангиты, соединенные сверху и снизу горизонтальными, каналами .с расположенными в них термоанемометрами, включенными в электрический измерительный мост, а также газовые вводы и вывод, присоединенные к серединам вертикальных каналов, о тличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых плотностей, измерительный канал снабжен нагревателем, сравнительный канал снабжен устройством для отвода тепла, при этом площадь внутренней поверхности газового ввода измерительного канала лежит в пределах (27-5) 10 м, а размеры горизонтальных каналов, соединяющих сравнительный и измерительный каналы, выбраны в соответствии с формулой )ao, где L - длина горизонтальных (aнa налов (в отдельности),м, F - площадь поперечного сечения стенок канала, м, X - коэффициент теплопроводности материала каналов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 4509.91, 1974. 2.Патент США № 3082619, кл. G 01 N 9/36, 1963 (прототип). ПоВсрнуто на 90 Анали руемьш вых( газ Сро ните/1г ныи газ

Похожие патенты SU785689A1

название год авторы номер документа
Термомагнитный газоанализатор 1978
  • Путров Валерий Михайлович
  • Кадук Борис Григорьевич
SU800866A1
ДЕИСИТОМЕТРИЧРСКИЙ ДЕТЕКТОР 1970
SU286753A1
Плотномер газов 1986
  • Абдуллаев Аскер Алекпер Оглы
  • Джамалов Рафаэль Джабраил Оглы
  • Фарзане Надир Гасанович
  • Алиев Тельман Багир Оглы
SU1326950A1
МАГНИТНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР 2001
  • Илясов Л.В.
  • Громова Е.А.
RU2204828C1
ПЛОТНОМЕР ДЛЯ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ 1972
SU429343A1
ГНИТНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР 1968
SU221387A1
Термоанемометр 1981
  • Смирнов Виктор Иванович
  • Патрушев Юрий Николаевич
  • Милованов Геннадий Станиславович
SU991307A1
ДЕТЕКТОР ПО ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ 2004
  • Арутюнов Ю.И.
  • Платонов И.А.
  • Устюгов В.С.
  • Милочкин Д.А.
  • Давыденко С.В.
  • Авдеев С.В.
  • Тройников В.А.
RU2266534C2
ИМПУЛЬСНЫЙ ДАТЧИК плотности ГАЗОВ 1969
SU241085A1
СПОСОБ ТЕРМОАНЕМОМЕТРИИ ГАЗОВОГО ПОТОКА И ТЕРМОАНЕМОМЕТР НА ЕГО ОСНОВЕ 2022
  • Ходунков Вячеслав Петрович
RU2797135C1

Иллюстрации к изобретению SU 785 689 A1

Реферат патента 1980 года Плотномер газа

Формула изобретения SU 785 689 A1

SU 785 689 A1

Авторы

Иванов Виктор Павлович

Абаев Генрих Николаевич

Липавский Виталий Наумович

Даты

1980-12-07Публикация

1978-12-26Подача