Способ определения влажности газовойСРЕды Советский патент 1981 года по МПК G01N25/56 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ определения как влажности газа, так и анализа газа на компоненты при единичном измерении функциональных величин расходов влажного и сухого газов; Цель изобретения - повышение точ .ности определения влажности газовой среды. Поставленная цель достигается тем, что в способе определения влажности газовой среды, заключающемся в том, что анализируемую среду проп скают через капилляр, удаляют из нее конденсацией пары воды, оставший ся сухой газ пропускают через второй капилляр и с учетом параметров сухЬго газа судят о влажности анализируе мой среды, перед пропусканием через второй капилляр в сухой газ добавляют газ с удельным весом, равньм удел ному весу паров воды, и в количестве, равном количеству сконденсированных паров воды, определяют содержание компонентов в полученной смеси и содержание тех же компонентов в анализируемой среде и с учетом полученных результатов судят о влажности анализируемой среды. Этот спосйб повышает точность определения содержания паров воды и позволяет контролировать не только содержание паров воды, но и достоверность анализа по другим компонентам исследуемого,газа. На чертеже схематически представлен возможный вариант устройства, реализующего способ. Устройство содержит термостат I, в котором помещены капилляры 2 и 3 со змеевиками 4 и 5, в промежутке между которьми снаружи термостата установлен холодильник-конденсатор 6, влагоотделитель 7 и влагопоглотитель 8. Капилляры подсоединены к перепадометрам 9 и 10. Влажный исследуемый газ к устройству подводится по линии 11, а сухой исследуемый газ отводится по линии 12. После влагопоглотителя линия сухого газа соединена через ротаметр 13 и ре гулировочный вентиль 14 с линией 15вводимого газа, а линия влажного исследуемого газа соединена с линией 16тарировочного газа через регулировочный вентиль 17. Сущность способа заключается в следующем. Влажный исследуемый газ, подводи мый к устройству по линии 11, про4ают через змеевик 4 и капилляр де происходят потери давления , равные v/i-rs « VQB ,. ТВ- Pft в 3600. F TQ-PO -скорость влажного газа, M/CJ -удельный вес влажного газа, icrc/M,; -соответственно расход и удельный вес влажного газа при температуре К и мм рт.ст} -температура и давление . влажного исследуемого газа;ускорение свободного .падения, M/Cv; козффициент сопротивления капилляра 2; площадь поперечного сечения капилляра 2 м. и потери давления, (перепад дав) влажного газа на капилляре истрируются перепадомером 9. ким образом В аЦьоо - Fa IV осле охлаждения газа в холодиль-конденсаторе 6, отделения вла- о влагопоглотителе 7 и поглощеее остатка во влагопоглотителе следуемый, но уже сухой газ проают через капилляр 3, где потери ения буДут равны р-. w,dfe скорость сухого газа, м/с; удельный вес газа, кгс/м ; соответственно расход и удельный вес сухого газа при температуре К и давлении Рд 760мм PT.CTJ -ускорение свободного падения м/сек ; -коэффициент соп ротивления капилляра 3; -площадь попереч ного сечения ка 3, м . Таким образом чо с/ Уов У2 -Уос ТС-РО V зЦмО-Рз/ 2g- TQ-PC Эти потери давления (перепад давления) сухого газа на капилляре 3 регистрируются перепадомером 10. Если через капилляры 2 и 3 предварительно пропускают сухой газ, то при любом значении расхода этого газа, подводимого по линии 16 через регулировочный вентиль 17, но при условии, что температура газа на входе в капилляры 2 и 3 будет одна и та же, получают градуировочную пря мую зависимости Р f (йРа) или РГХ f (лРз) где . и ДР - потери давления газа на капиллярах 2 и 3 при пропускании через них тарировочнрго газа при тем пературе T-J. и давлении Р-,-, кгс/м . Зависимость 5 справедлива для любого сухого газа. Если же через эти капилляры пропускают исследуемый газ, то вследствие конденсации и поглощения паров воды (расход которы равен будет изменяться расход исследуемого газа и его удельный вес. В этом случае нарушается зависи мость (5), соответствующая условиям градуировки капилляра 2 и 3. Если после влагопоглотителя в сухой исследуемый газ ввести п0 линии 15 газ, расход которого, измеряемьгй и контролируемый с помощью ротаметра 13, равен расходу поглощенных паров, а удельный вес равен удельному весу паров воды, то вновь установится соответствие ЛР f (ДР/2)для условий градуирован. В дальнейшем поступают следуюощм образом. Процентное содержание паров воды равно НдО ,00 1 - паи V V.-bVu V, ,. - расход паров воды, равный расходу вводимого газа, ; V - расход сухого газа, нм /ч. Здесь неизвестен расход газа V, , который определяют сл едующим образом. ЕСЛИ р исследуемый газ после влагопоглотителя 8 вводится другой газ, расход которого равен Vц , то он изменит концентрацию компонентов исследуемого газа. Пусть расходы компонентов исследуемого газа (до места ввода газа с удельным весом, равным удельному весу То Q ) Тогда процентное со, содержание их будет равно (7} Процентные содержания этих компонентов после смешения будут равны V: . h 00 Решая (7) и (8) относительно V(- и подставив его значение в (б), получим 4o 1fT Если в исследуемом и вводимом газах содержатся одинаковые компоненты, процентные содержания которых во вводимом газе равны V, то в этом случае . Yi.V. /1 f/20 V- -v 1 i Из 9 и 10 видно, что если проведен анализ сухого газа во влажном газе на компоненты (он необходим) , а затем анализ уже смешанного газа, то, подставляя значения - и в (9) и (10), можно срави fa. нителько-просто определить v и, кроме того, иметь двойной iToHTоль правильности определения влажости газа, а также контроль правильости определения состава сухого иследуемого газа. П р и м е р I. Пусть через капиляр 2 проходит влажный газ, расход омпонентов которого, равен соответтвенно: V.. Q 310 нм VM , 5-10-Знм /ч, Ц 2-10 н 3-10 .10 ТоГдс процентное содержание паро воды составит ., „„ УНдО 3- (7-3 ,, (5+2+3+4+3) состав компонентов сухого газа во влажном будет равен .o 35,71%, , V 28,57%, , ,43%. Далее, пусть вводимый газ сос из смеси водорода и азота. Для п чения газа, удельный вес которог равен удельному в.есу паров воды, вводимый газ должен иметь состав V( 61 ,6Z и V 38,4% при р де поглощаемых паров воды, равно им /ч, расход этих компонентов будет равен N 1 ,847.10 нм% Md . Тогда содержа компонентов смеси сухого анализи газа и вводимого будет, с V М, .00 , 23 V V. 4 -f00 |- 00 Ц77%, CQ SV .у --/оо з(7,э19 3 + -f,847 У(, 7 Процентное содержание паров воды ределенное по всем компонентам и дуемого газа и смеси составит y(coLV, Vaco.,,, Ч 1СО 35,71-29,41 -iOO-17,64% - Т2СОL сРа - ,a9-ni7 , f4,29 .(%) /v-l . « НоО -г --r -i lUxj, H-; -11Ш- iNaJlNa. Г -Т Na 21,41-29,51 -f 00 7,63%, 2,43-6-/, 6 П p и м e p 2. Пусть расходы исследуемого газа то же, что и в первом примере. Но результат анализа исследуемого газа вследствие неточности газового анализа по водороду будет не 28,57%, а например 27,2%. Анализ смеси такой же, как и в первом примере. Тогда будем иметь lOO-lV oo Wcc-a- V H, ) 100-(35,71+14,29+27,2)22,8, что дает 1 7 ,64; 1 7 ,63%; (Н.)27,1-30,31 /лл-07- 0-.. ,М.О - 27,2-39,4 .ТГ, (N), 2.9-28,51 YO(/4,72%. %0 2a,e-fa-f,6 Это указывает на то, что один из компонентов в первом анализе опреде-т ле}г неточно и очевидно водород, так как содержание азота вычисляется как остаток от 100%. Определяют содержание из равенства (Я.) Г,. , откуда lm 28,58% и У-/Мг 100 -(35,71+14,29+28,58)2,42%. тогда М(;- 17,62 и V(2)j 17,65. Таким образом, помимо достаточно высокой точности определения влажности газа, зтот способ позволяет также контролировать в случае необходимости анализ состава исследуемого газа. П р и м е р 3. Пусть теперь сое- . тав смеси газов по водороду определен неточно. Имеем М f Г2М,, 29,а,V 7. Н; ..-. Как в примере 2, определяют истинное -начение V из равенства 7, ,бЗ 29, ,„ а 28,,4 ., 30,34%; V2iaa 100-(29,41 + + 1 I ,77+30,34) 28,48%. Из соотнсоиений значений i п t определяемых по величине компонентов Н и N можно сделать вывод /гГримеры 2 и 3) , что если значит ошибка в газовом анализе иссл . дуемого сухого газа, а в противном случае наоборот, т.е. смеси. Таким образом, предлагаемый спосо позволяет определить влажность газа контролировать достоверность ее определения, а также точность определе ния состава сухого исследуемого газа во влажном. Причем в предлагаемом способе не требуется знания величин расходов влажного, сухого и вводимого газа, так как дополнительный . ввод газа осуществлют в количестве, .равном количеству поглощенных паров воды, до получения градуировочной зависимости потерь давления на капил лярах 2 и 3 . Для исключения влияния .на точность определения содержания паров воды таких факторов, так температура, давление газа (избыточное и барометрическое) градуировку капилляров 2 и 3 осуществляют непосредствен но перед пропуском через устройство влажного исследуемого газа. В этом случае можно считать, что Т Т Т и Pg Р,, Р. 610 Формула изобретения Способ определения влажности газовой среды, заключающийся в том, что анализируемую среду пропускают через капилляр, удаляют из нее конденсацией пары воды, оставшийся сухой газ пропускают через второй капилляр и с учетом параметров сухого газа судят о влажности анализируемой среды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, перед пропусканием через второй капилляр в сухой газ добавляют газ с удельным весом, равным удельному весу паров воды, и в количестве, равном количеству сконденсированных паров воды, определяют содержание компонентов в полученной смеси и содержание тех же компонентов в анализируемой среде и с учетом полученных результатов судят о влажности aнiaлизиpyeмoй среды. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Берлинер М.А. Электрические измерения, автоматический контроль и регулирование влажности. М.Л., Энергия , 1970, с. 288-289. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 252443.6/18-25, 13.09.77 (прототип).