Концентратомер жидкости Советский патент 1981 года по МПК G01N9/36 

I

Изобретение относится к области измерения концентрации жидкостей, например азотной кислоты и может быть использовано для непрерывного измерения концентрации раствороз жидкостей, движущихся по трубопроводу.

Известен концентратомер, содержащий проточный сосуд с постоянным уровнем слива, сильфонный поплавок, соеди ненный с системой сопло-заслонка, пьезометрическую трубку, одним концом укрепленную на нижней части поплавка, а другим через гибкий шланг сообщенную с пневмопреобразователем и через дрэссель соединенную с источником питания герметически закрытого баллона, укрепленного внутри проточного сосуда, в котором с целью повышения точности измерений, поплавок разделен на две герметичные камеры, одна из которых, заполнена раствором с концентрацией, превышающей максимально замеряе мую концентрацию, а другая заполнена раствором с концентрацией, меньшей минимально замеряемой, причем верхняя камера.через трубку, погруженную в раствор той жа концентрации, что и в верхней камере, а с помощью пчевмотрубки баллон соединен со входом усилительного звена сопло-заслонка 1.

Однако известное устройство сложно и дорого в изготовлении, имеет много узлов и деталей, что уменьшает надежность в эксплуатации. Кроме этого, измерение концентрации в зтом устройстве осуществляется путем измерения плотности раствора,зависящей от концентрации.

0

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения концентрации бинарных смесей с помощью сужающего устройства в виде диафрагмы, установ5ленной в трубопроводе. Это устройство включает в себя диафрагму, установленную в трубопроводе, по которому движется анализируемая среда (жидкость или газ) и дифманометр для измерения

0 перепада давлений между сечениями до и после диафрагмы.

По измеренному значению перепада

5 давлений определяют плотность жидкой среды с использованием зависимости

2ьр

P(Q/JU U)i

30 где u -Р, - перепад давлений на диафрагме; Р . - давле ние до диафрагмы и Р - давление после диафрагмы в сжатом се чении потока; Q - расход жидкости; JU - коэффициент расхода диафрагмы; О) - площадь сечения отверстия в диафрагме. I При неизменном расходе Q и постоянном значении коэффициента расхода || диафрагмы концентрацию С определяют по формуле С А Л р-В, где А и В - константы 2. Недостатком известного устройства является сложность при эксплуатации в связи с необходимостью поддержания постоянства параметров движущейся че рез диафрагмы измеряемой среды. Цель изобретения - увеличение точ ности измерения за счет исключения влияния изменения расхода и режимов движения среды. При протекании одной и той же ере ды при одних и тех же условиях через диафрагму и насадку, имеющих одинако вую геометрию входного участка D/d где D - диаметр Трубопровода), имеют место различные режимы движения жидкости: в диафрагма - бескавитационный, а в насадке - кавитадионный режим. При этом значения кавитационного перепада давлений л Pj, в насадке зависит от соотношения длины i к его диаметру, угла конусности на выходе насадки, а также отношения диаметра трубы D к диаметру насадки d. Поставленная цель достигается тем что в устройстве, содержащем трубопровод, сужающее устройство в нем, и измеритель давления, сужанмцее устрой ство выполнено в виде кавитационной насадки с острыми входными кромками с соотношением длины насадки к диаметру ее входного отверстия, равным 4-6, с углом конусности на выходе на садки 5-8° и соотношением диаметра ТЕ5убопровода к диаметру входного отверстия не менее четырех, при этом измеритель давления расположен на на садке на расстоянии 1-2 диаметров со стороны входа жидкости. На чертеже изображено устройство дпи измерения концентрации движущейся жидкости. Устройство содержит трубопровод 1 кавитационную насадку 2 с острыми входными кромками, с соотношением длины насадки Ь к диаметру входного отверстия d,равным 4-6, и углстм конусности насадки oi, равным 5-8г , В насадке 2 на расстоянии l-2d от вход ной кромки выполнено отверстие 3 для мановакуумметра 4. Устройство работает следуювдим образом. Жидкость, концентрацию которой необходимо измерить по трубопроводу 1, поступает в насадку 2, где создается развитый кавитационпый режим. При этих условиях давление в кавитационной области кавитационной насадки устанавливается равным давлению насыщенных паров раствора жидкости при температуре потока. ) Изменение давления в кавитационной области насадки 2, однозначно связанное с изменением концентрации раствора, воспринимается мановакуумметром. По давлению насыщенных паров, измеренному с помощью мановакуумметра определяют концентрацию раствора жидкости, пользуясь известными зависимостями между концентрацией и давлением насыщенных паров для данной жидкости при температуре потока. При соотношении длины насадки к диаметру входного отверстия, равным 4-6, угле конусности 5-8 и отношении диаметра трубопровода к диаметру входного отверстия более четырех, разви;,тый кавитационнйй режим в насадке возникает при малых перепадах давлений на самой насадке. Значение кавитационного перепада давления для предлагаемых геометрических соотношений насадки определяют по формуле РкаЬ. (Р -PC )к0е,. О , 2 ( РН -РН ) , где Р .и Pj - абсолютные значения давления до и после насадки; Р - давление насыщенных паров измеряемой жидкости при температуре на входе в насадку. Возможность реализации предлагаемого устройства для измерения концентрации жидкости обосновывается тем, что при движении жидкостей, через местные гидравлические сопротивления, в частности через гидравлические устройства в виде насадок, в суженном в них проходе или канале образуется кольцевая изолированная полость с пониженным давлением (область пониженного давления), достигающем при некоторых режимных параметрах движения жидкости и геометрических характеристиках устройства глубокого вакуума. Значительное понижение давления в суженном канале благоприятствует возникновению кавитации, т.е. появлению в движущейся жидкости областей, заполненных парами или газами, вьщелившимися из жидкости с последующей их конденсацией или растворением в зоне повышенного давления на выходе гидравлического устройства. Известно, что давление в кавитационной области при отсутствии выделения растворенных газов равно давлению насыщенных паров жидкости npii температуре потока. Известно также, что при изменении концентрации жидкости изменяется давление ее насыщенных паров.

Так, например для водных растворов азотной кислоты зависимость концентрации от давления насыщенных паров имеет резко выраженный характер. Это позволяет с большей точностью-определить концентрацию раствора по величине давления его насыщенных паров.

Таким образом, измерив давление в кавитационной области насадки и отградуировав его шкалу в процентах концентрации, можно непрерывно измерять концентрацию раствора жидкости, при этом температуру термостатирования выбиргиот в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

Формула изобретения

Концентратомер жидкости, содержащий трубопровод, сужающее устройство в нем и измеритель давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, сужающее устройство выполнено в виде кавитационной насадки с острыми входными кромками с соотношением длины насадки к диаметру ее входного отверстия, равным 4-6, с углом конусности на выходе насадки 5-8 и соотношением диаметра трубопровода к диаметру входного отверстия не менее четырех, при этом измеритель давления расположен на насадке на расстоянии 1-2х диаметров со стороны входа жидкости.«

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5 1. Авторское свидетельство СССР 498532, кл. G 01 N 9/36, 1973.

2. Тхоржевский В.П. Автоматический анализ газов и жидкостей на химических предприятиях. М., Химия, 0 1976, с. 65 (прототип).

7,f77/Y77777/f/7.