РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ПЛЕНОЧНОГО РАСХОДОМЕРА Советский патент 1995 года по МПК G01F15/00 

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение при измерении расхода газа, например в газовой хроматографии.

Известные пленочные расходомеры позволяют измерять расход газа с относительной погрешностью до 1% В качестве рабочей жидкости используется водный раствор мыла. Рабочая жидкость служит для образования пленки, которая используется для определения расхода газа путем измерения времени прохождения пленкой определенного объема калиброванной трубки измерителя расхода.

Данная рабочая жидкость (водный раствор мыла) не позволяет полностью реализовать возможности пленочного измерителя расхода газа по следующим причинам:
1) вследствие испарения воды из мыльного раствора и постепенного увеличения его концентрации внутренняя поверхность калиброванной измерительной трубки покрывается слоем мыла, причем толщина этого слоя изменяется неконтролируемым образом с каждым измерением. При этом объем калиброванной измерительной трубки меняется, что приводит к снижению точности и сходимости результатов измерения;
2) значительное давление пара воды в измерительной трубке при температуре измерения требует введения соответствующей поправки на это давление, что усложняет расчеты.

Указанные недостатки приводят, кроме того, к ухудшению воспроизводимости межлабораторных измерений.

Цель изобретения устранение указанных недостатков применяемой рабочей жидкости, и в результате, повышение точности измерения расхода.

Указанная цель достигается тем, что в качестве органического соединения в рабочей жидкости используются жидкость, содержащая формамид и неионогенное поверхностно-активное вещество ОП-10 или ОП-7 при следующем содержании компонентов, мас. ОП-10 или ОП-7 1,0-5,0 Формамид 95,0-99,0
Состав неионогенного поверхностно-активного вещества ОП-10 или ОП-7 (С₁₈Н₁₇ С₆Н₄О (СН₂ СН₂О₎n СН₂СН₂ОН, где n 10 для ОП-10 и n 7 для ОП-7, формамида НСОNH₂.

Давление пара формамида при температуре 323К составляет примерно 50 ПА (около 0,4 мм рт.ст.), а давление пара поверхностно-активного вещества (ПАВ) при этой же температуре ниже 0,1 ПА (10^-3 мм рт.ст.). Столь низкими давлениями пара компонентов при определении расхода газа можно пренебречь. Нижний предел концентрации поверхностно-активного вещества обусловлен стабильностью образующейся пленки. Стабильность пленки зависит от площади ее поверхности, определяемой внутренним диаметром измерительной трубки и от линейной скорости ее перемещения, определяемой расходом газа. При указанной концентрации поверхностно-активного вещества в 1,0% пленка устойчива в трубках диаметром до 20 мм и позволяет измерять объемные скорости до 30 литров в час, что соответствует линейным скоростям движения пленки до 10 см/с в измерительных трубках диаметром 10 мм. Верхний предел концентрации поверхностно-активного вещества в формамиде ограничен тем, что с повышением концентрации поверхностно-активного вещества увеличивается толщина остаточного слоя рабочей жидкости на стенках измерительной трубки, а это приводит к снижению точности измерений (табл. 1, 2).

В целях уменьшения погрешности измерения, связанной с изменением объема измерительной трубки, верхний предел концентрации поверхностно-активного вещества рекомендуется ограничивать 5% мас. Так, концентрации поверхностно-активного вещества 5% мас соответствует толщина остаточного слоя на стенках измерительной трубки примерно 0,008 мм, что приводит к уменьшению объема этой трубки всего на 0,1% (табл. 1, 2). Такой ошибкой при измерении расхода можно пренебречь.

Были проведены сравнительные испытания предлагаемой рабочей жидкости и мыльного раствора в составе пленочных измерителей расхода газа. Измерительная трубка применяемого расходомера имела внутренний диаметр 15,5 мм и объем 100 см³. Ежедневно проводилось по 50 циклов измерения расхода. В результате испытаний установлено, что время эксплуатации мыльного раствора не превышает двух месяцев. К концу этого срока за счет испарения воды и увеличения концентрации мыльного раствора значительно возросла вязкость мыльного раствора, а толщина слоя мыла на внутренней поверхности измерительной трубки составила 0,3 мм. Это привело к уменьшению объема измерительной трубки на 4% что значительно превышает погрешность измерения пленочного измерителя расхода газа.

Испытывались рабочие жидкости с различным содержанием поверхностно-активного вещества в формамиде. Толщина остаточного слоя рабочей жидкости на внутренних стенках измерительной трубки зависела от концентрации поверхностно-активного вещества в растворе. Однако до концентрации 5% мас. толщина остаточного слоя не превышала 0,008 мм, что уменьшало объем измерительной трубки не более, чем на 0,1%
Кроме того, оценивалась разница в значениях расхода газа, полученных на водном растворе мыла и на предлагаемой жидкости. Сравнение результатов измерений, проведенных на одном и том же измерителе расхода с использованием предлагаемой рабочей жидкости и водного раствора мыла, показало, что измеренное значение расхода газа при использовании предлагаемой рабочей жидкости в среднем на 2,6% меньше, чем на мыльном растворе. Это расхождение хорошо совпадает с величиной поправки на давление пара воды над раствором при температуре измерения. Измерения проводились на установке, обеспечивающей стабильность объемной скорости газа на уровне 0,2% Контроль осуществлялся электронным измерителем расхода газа, имеющим относительную погрешность измерения не более 0,3%
Результаты испытаний говорят об очевидных преимуществах предлагаемой рабочей жидкости.

РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ПЛЕНОЧНОГО РАСХОДОМЕРА, содержащая органическое соединение, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерения расхода, в качестве органического соединения используется жидкость, содержащая формамид и неионогенное поверхностно-активное вещество ОП-10 или ОП-7 при следующем содержании компонентов, мас.

ОП-10 или ОП-7 1,0 5,0
Формамид 95,0 99,0