Устройство для определения скорости и объема выделяющихся газов Советский патент 1982 года по МПК G01P5/00 

(З) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ И ОБЪЁМА ВЫДЕЛЯЮЩИХСЯ ГАЗОВ . . Изобретение относится к измереТшюч параметров движения и может быть использовано для исследования или автоматического контроля процессов газовыделений из жидкостей и твердых тел как под действием избыточного давлени так и разрежения в лабораторных и про изводственных условиях. По основному авт. св. № 83857 известно устройство для определения скорости и объема выделяемых газов, состоящее из измерительной камеры, измерительного преобразователя давления, частотомера, счетчика импульсов, исполнительного механизма, камеры постоянного давления, камеры с анализируемым веществом, золотникового элемента и двухходового крана, при этом измерительный преобразователь содержит золотниковый элемент, к выходу которого подключена измерительная камера и через преобразователь давления - триггер с раздельными входами, а выход триггера соединен с входами частотомера, счетчика импульсов и исполнительного механизма золотникового элемента, причем входы золотникового элемента соединены друг с другом через двухходовой кран, а один из них подключен к преобразователю давления , выполненному в виде дифференциального манометра, и к источнику постоянного давления, а другой вход к камере с анализируемым веществом, причем камера постоянного давления, камера с анализируемым веществом, измерительная камера, золотниковый элемент и подводящие трубки помещены в термостат 1}. Колебания температуры газа в измерительной камере соединительных трубках и золотниковом элементе снижают точность измерения параметров газовыдеяенйй. Процесс заполнения газами измерительной камеры идет относительно длительное время, процесс сброса газа из измерительной камеры в камеру постоянного давления протекает быстро.

Термостат выравнивает температуру газа, поступающего из камеры с анализируемым веществом через золотниковый элемент, соединительные трубки в измерительную камеру. При сжатии газа до некоторого давления и выпуске его в емкость низкого давления газ охлаждается на величину, определяемую интегральным эффектом Джоуля-Томсона. Таким образом,- при каждом сбросе газА из измерительной камеры газ охлаждается, охлаждая темсамым измерительную камеру, соединительные трубки и золотниковый элемент. При большой переключения температура измерительной камеры, соеднительных трубок быстро падает и термостат не успевает поддерживать температуру.

Недостатком устройства является наличие ошибки в определений параметров газовыделений, обусловленная колебанием температуры в измерительном тракте устройства.

Цель изобретения - повышение точности определения скорости и объема выделяющихся газов. .

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит электрический нагреватель, реле и источник питания, причем элeкfpическ«й нагреватель выполнен охватывающим золотниковый элемент, подводящие трубки и(измерительную камеру, источник питания через нормально открытые контакты; реле соединен с элекТ рическим нагревателем, а обмотка управления реле подключена к выходу триггера.

На чертеже приведена схема устройства дли определения скорости и объема выделяющихся га зрв.

УстрЬйство для определения скорости и объема выделяющихся газов сЬстоит, из золотникового элемента 1, к каналу 2 которого присоединена камера 3 постоянного давления и вход Л двухходового крана 5 второй вход 6 которого соединен с камерой 7 с анализи руемым веществом и с каналом 8 золотникового элемента 1, К каналу 9 зоЛотниковЬго элемента 1 подключена измерительная камера 10 и входом 11 дифференциальный манометр (преобразователь давления) 12, вход 13 которого подключен к камере постоянного давления 3. Выходы преобразователя

12 подключены к соответствующим входам триггера 1А с раздельными входами, выход которого присоединен к входам частотомера 15, счетчика 16 импульсов и исполнительного механизма

17золотникового элемента 1. Канал

18золотника 19 соединяет канал 9 с каналом 2 или 8.

Золотниковый элемент 1, кран 5 и измерительная камера 10 помещены в термостат 20. Электрический нагреватель 21, выполненный, например, из проволоки, охватывает золотниковый элемент 1, измерительную камеру 10 и соединительные трубки. Реле 22 имеет управляющую обмотку 23 и два нормально oткpыtыx контакта 24 и 25. Источник 26 питания состоит из батафеи 27 и переменного резистора 28. . Устройство работает следующим образом.

Рассматривается действие устройства в режиме измерения параметров газовыделений при заданном давлении. В начальный момент времени канал 8 золотникового элемента 1 соединен через канал 9 с измерительной камерой 10 и с входом 11 преобразователя 12 давления. Газовыделенйя отсутствуют. Поворотом крана 5 кратковременно сообщ&ют канал 8 золотникового элемента 1 с камерой 3 постоянного давления, производя тем самым подачу в камеру 7 с анализируемым веществом давления, при котором необходимо произвести измерения. Затем кран 5 переводят в положение, при котором каналы 2 и 8 сообщаются друг с другом.

Начинается проЦеСс газовыделений. Ври выделении газов возрастает давление в камере 10. На преобразователь 1 поступает разность давлений .ДР 1 з Как только величина АР достигнет некоторого максимального значения, определяемого настройкой П{)е6бразователя 12, на выходе преобразователя 12 появится сигнал, переводящий триггер 1 в состояние с е/:Йнйчным выходом. Этот сигнал поступает на вход исполнительного механизма 17 который при этом перемещает золотник 19, соединяя.канал 2 с каналом 9. Происходит разгрузка камеры 10 в камеру 3 постоянного давления, т.е. происходит заряд камеры 10 до начального давления, а вместе с этим и выброс выделившихся газов.

593 3876

Сброс газов из камеры 10 происхо- ем Р газ охлаждается на величину, дит значительно быстрее, чем заполне- определяемую интегральнь1м эффектом ние. После сброса срабатывает преобразователь 12: на его выходе появля ется сигнал, переводящий триггер ft в нулевое состояние. Поэтому исполнительный механизм 17 переведет золотник 19 и соединит камеру 7 через каналы 8, 18 и 9 с камерой 10. Вновъ начинается процесс заполнения камеры 10 выделяющимися газами. О скорости газовыделений W в устройстве судят по частоте Ш п рёключенйй триггера 1, которая измepяetc частотомером 15 и связана со скоростью газовыделений зависимостью (Rtz- РЗ) V где V - обгем камеры 10; Т - абсолютная температура газа в камере 10;, Р - газовая постоянная. Количество б выделившихся газов связано с количеством N импульсов триггера 1, которое измеряется смет чиком 16 следующей зависимостью (P-ll- Р) V о Информация об измеряемых параметрах газовыделений на выходе устройства представлена в виде последовательности прямоугольных импульсов, частота следования которых пропорциональна скорости газовыделений, а количество импульсов пропорциональ но количеству выделиэшегося газа. Из формул (1) и (2) следует, что при колебании температуры газа в камере 10 ( ) возникает ошибка при определении искомых величин W и . Колебания Температуры происходит вследствие отличия температуры газа в камере 7 (Тт) от температуры газа в камере 10 () и охлаждения газа из-за резкого сброса давления4 В камере 7 с анализируемым вещест вом температура Таза определяется свойствами химической реакции, fipoтекающей с газовыделениями. Стабилизация температуры JT с помощью термостата не всегда целесообразна вследствие возможности внесе ния возмущения на ход, например, химической реакции. При сжатии газа до давления (2. и выпуске его в камеру 7 с давлениДжоуля-Томсона . (2) J(-|f},dp, (3) V-Ло t , f-f где.Т. , Т - температуры газа в камере 10 при заполнении . камеры и сброса газа соответственно; I - энтальпия газа. Для газов, подчиняющихся уравнению Ван-дер-Ваальса Ш ,(2о|)Кт)-Ь Wll Р W где г, b - константы уравнения Ван-дер-Ваальса; Ср- молярнзя тег.лоемкость газа при постоянном давлении. Для более точной стабилизации температуры газа в камере 10 в предлагаемом устройстве использован дополнительный электронагреватель 21, реле 22 и источник 26 питания. В момент сброса саза из камеры 10 триггер 1 выдаёт единицу, которая поступает на управляющую обмотку 23 реле 22. Реле 22 срабатывает и замыкает нормально открытые контакты 2 и 2-5. Наппряжение от источника 26 питания через замкнутые контакты 2k и 25 поступает на электрический нагреватель 21, который выполнен, например, в виде проволоки, наматываемой с определенным шагом на камеру 10, соединительные трубки и золотниковый Элемент 1. Таким образом, при каждом сбросе газа подается тепловой импульс, величина которого равна количеству тепла, Теряемого при сбросе газа. Требуемая величина теплового импульса выставляетс;я с помощью движка переменного резистора 28, Увеличение точности измерения параметров газовыделения происходит за счет более точной стабилизации температуры газа в измерительной камере 10. Более точная стабилизация температур ры Tf0 происходит вследствие того, что компенсируется влияние возмуща «дего фактора. Формула изобретения Устройство для определения скороси и объема выделяющихся газов по авт..