CN101776630A - 一种溴化锂水溶液的浓度测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于化工测量技术领域的一种溴化锂水溶液的浓度测量方法及装置。同时测量出溴化锂水溶液的电阻值和温度，根据溴化锂水溶液浓度、温度和电阻值之间的实验数据，推算出溶液的浓度。该溴化锂水溶液的浓度测量装置包括溶液温度测量装置和溶液电阻值测量装置，溶液温度测量装置和溶液电阻值测量装置独立工作，所述溶液温度测量装置采用温度传感器，所述溶液电阻值测量装置包括交流信号发生装置、激励线圈、感应线圈、交流电压传感器、线圈保护盒和导线保护盒，由交流电压传感器直接读出溶液的电阻值。该方法具有无需取样、测量精度高、连续在线测量的特点。
Description
技术领域
本发明属于化工测量技术领域，特别涉及一种溴化锂水溶液的浓度测量方法及装置。
背景技术
在化工测量领域，实际应用的化工浓度测量装置可以应用测量被测溶液的导电特性来计算浓度。可以通过将一对电极施加电压后插入溶液中来测量溶液的导电特性。如果被测溶液与金属电极在化学上不相容，比如，造成电极化学腐蚀或者溶液和/或电极的污染，这种测量技术就不再适用。
另外一种方法则不利用两个电极，采用电磁感应的原理测量溶液的导电特性。这种方法采用信号激励装置和信号感受装置。为信号激励装置提供电压，其在穿过通道的溶液里产生磁场，信号感受装置可以测量出感应电流。利用该感应电流可以计算出该溶液的电阻值。
为了解决上述传感器由于被测溶液与传感器材料发生化学反应而无法应用的问题，激励器和传感器可以采用环绕该溶液流过的管道的方式。已知的这种传感器的商业例子为871FT传感器(Invensys Systems公司)。然而此种传感器必须要线圈外部形成电气回路，必须把激励器和感应器用金属夹夹住管道的金属部分。此方法的缺点为：被测量的溶液如果对金属有腐蚀作用将不能用此装置测量。
溴化锂水溶液是一种常用的吸收式热泵(增热型和升温型)、吸收式制冷机的工质，溴化锂水溶液浓度的测量对于吸收式热泵和吸收式制冷机的运行检测具有重要意义。目前的吸收式热泵和吸收式制冷机的运行中均采用从机器取样用密度计测量溴化锂水溶液的密度，再利用溴化锂水溶液密度和浓度的关系来计算浓度的方法。这样人工取样测量的方法不但操作极为不便，而且浓度测量精度低，不能够连续测量。目前尚无利用测量溴化锂水溶液的电阻值来测定其浓度的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种溴化锂水溶液的浓度测量方法及装置。
一种溴化锂水溶液的浓度测量方法，其特征在于：同时测量出溴化锂水溶液的电阻值R和温度T，根据溴化锂水溶液浓度C、温度T和电阻值R之间的实验数据关联式计算出溴化锂水溶液的浓度，所述实验数据关联式如下：
C＝70.26+0.248×T-0.1678×R-0.003911×T2+0.003197×T×R-0.0002569×R2+0.0001551×T3-0.0001166×T2×R+2.616×10-5×T×R2-1.991×10-6×R3
上式中各单位为：溴化锂水溶液浓度C：溶液中溴化锂的质量百分数；温度T：摄氏度；溶液的电阻值R：毫欧。
该溴化锂水溶液的浓度测量方法具体步骤如下：
(1)将溶液电阻值测量装置安装于管道或容器内，并使得线圈保护盒完全浸没于溴化锂水溶液中；
(2)将交流信号发生装置用导线与激励线圈相连，将交流电压传感器用导线与感应线圈相连；
(3)给交流信号发生装置提供所需电源后该溶液电阻值测量装置进入工作状态；
(4)将溶液温度测量装置随后插入到溶液中，得到溶液的温度T；
(5)由交流电压传感器直接读出溶液的电阻值R；
(6)根据实验数据关联式计算出溴化锂水溶液的浓度C。
一种溴化锂水溶液的浓度测量装置，其特征在于：该溴化锂水溶液的浓度测量装置包括溶液温度测量装置和溶液电阻值测量装置，溶液温度测量装置和溶液电阻值测量装置独立工作，所述溶液温度测量装置采用温度传感器，所述溶液电阻值测量装置包括交流信号发生装置、激励线圈、感应线圈、交流电压传感器、线圈保护盒和导线保护盒，所述线圈保护盒由两个同心圆的筒体组成，激励线圈和感应线圈设置在两个同心圆筒之间的环形空间内，两个同心圆筒两端的环形部分密闭，内筒中空部分为溴化锂水溶液通道，外筒上设置导线保护盒，激励线圈经导线与交流信号发生装置相连，感应线圈经导线与交流电压传感器相连，所述导线置于导线保护盒内，线圈保护盒与导线保护盒的作用为避免电感线圈和导线与溴化锂水溶液直接接触。
所述感应线圈直径大于等于激励线圈直径。
所述感应线圈直径为激励线圈直径的1到10倍。
所述溶液电阻值测量装置的最大尺寸小于溴化锂水溶液管道尺寸或容器尺寸。
所述交流信号发生装置的信号波形为方波、正弦波、三角波、低频脉冲交流信号中的任意一种。
测量溶液电阻值时，将溶液电阻值测量装置的线圈保护盒完全浸没于溴化锂水溶液中。
线圈保护盒和导线保护盒均选用耐溴化锂水溶液腐蚀的材料，比如塑料、有机玻璃或者陶瓷。
图1是溴化锂水溶液电阻值测量装置原理图；溴化锂水溶液作为两级线圈的中间介质，利用线圈互感原理，在激励线圈输入交流信号发生装置产生的交流信号，该交流信号产生的交变磁场在感应线圈产生感应电压，由交流电压传感器直接读出溶液的电阻值R(交流电压传感器测出感应电压，在两级线圈结构和相对位置确定时，感应电压与溶液的电阻值为一一对应关系，可由交流电压传感器直接读出溶液的电阻值R)，由温度传感器同时测出溶液温度，由此利用溶液的电阻值、温度和浓度的关系计算出溶液的浓度。
为了提高溶液电阻值测量的精度，我们提出这种改变激励线圈和感应线圈外形相对尺寸，以减少漏磁率和减少外界干扰的办法。激励线圈和感应线圈的尺寸可以根据测量的精度要求和安装要求确定。激励线圈和感应线圈的最大尺寸受到安装要求的限制，由于此溶液电阻值测量装置是完全浸没在溶液中的，所以此测量装置的最大尺寸必须小于管道尺寸或容器尺寸。
测量出溶液的电阻值和温度即可计算出溶液的浓度。溶液的浓度、温度和电阻值三者之间的关系可通过实验得到。
本发明的有益效果为：该方法具有无需取样、测量精度高、连续在线测量的特点。此溴化锂水溶液电阻值测量装置亦可应用于测量其他溶液电阻值。
附图说明
图1是溴化锂水溶液电阻值测量装置原理图；
图2是溴化锂水溶液电阻测量装置结构左视图；
图3是溴化锂水溶液电阻测量装置结构主视图；
图4是溴化锂水溶液电阻测量装置在管道上的安装示意图主视图；
图5是溴化锂水溶液电阻测量装置在管道上的安装示意图左视图；
图中标号：1-交流信号发生装置；2-激励线圈；3-感应线圈；4-交流电压传感器；5-线圈保护盒；6-溴化锂水溶液通道；7-导线保护盒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1溴化锂水溶液的浓度测量装置
该溴化锂水溶液的浓度测量装置包括溶液温度测量装置和溶液电阻值测量装置，溶液温度测量装置和溶液电阻值测量装置独立工作。
所述溶液温度测量装置采用温度传感器。
所述溶液电阻值测量装置包括交流信号发生装置1、激励线圈2、感应线圈3、交流电压传感器4、线圈保护盒5和导线保护盒7，所述线圈保护盒5由两个同心圆的筒体组成，激励线圈2和感应线圈3设置在两个同心圆筒之间的环形空间内，两个同心圆筒两端的环形部分密闭，内筒中空部分为溴化锂水溶液通道6，外筒上设置导线保护盒7，线圈保护盒5和导线保护盒7连通，激励线圈2经导线与交流信号发生装置1相连，感应线圈3经导线与交流电压传感器4相连，所述导线置于导线保护盒7内，线圈保护盒5与导线保护盒7的作用为避免电感线圈和导线与溴化锂水溶液直接接触。图2是溴化锂水溶液电阻测量装置结构左视图如图2所示，其主视图如图3所示。
所述感应线圈3直径为激励线圈2直径的2倍。
所述溶液电阻值测量装置的最大尺寸小于溴化锂水溶液管道尺寸或容器尺寸。
所述交流信号发生装置1的信号波形选用正弦波。
线圈保护盒5和导线保护盒7均选用塑料制作，测量溶液电阻值时，将溶液电阻值测量装置的线圈保护盒5完全浸没于溴化锂水溶液中。
实施例2溴化锂水溶液的浓度测量方法
溴化锂水溶液的浓度测量方法如下：同时测量出溴化锂水溶液的电阻值R和温度T，根据溴化锂水溶液浓度C、温度T和电阻值R之间的实验数据关联式计算出溴化锂水溶液的浓度，所述实验数据关联式如下：
C＝70.26+0.248×T-0.1678×R-0.003911×T2+0.003197×T×R-0.0002569×R2+0.0001551×T3-0.0001166×T2×R+2.616×10-5×T×R2-1.991×10-6×R3
上式中各单位为：溴化锂水溶液浓度C：溶液中溴化锂的质量百分数；温度T：摄氏度；溶液的电阻值R：毫欧。
该溴化锂水溶液的浓度测量方法具体步骤如下：
(1)将实施例1所述的溶液电阻值测量装置安装于管道内，并使得线圈保护盒5完全浸没于溴化锂水溶液中；
(2)将交流信号发生装置1用导线与激励线圈2相连，将交流电压传感器4用导线与感应线圈3相连；
(3)给交流信号发生装置1提供所需电源后该溶液电阻值测量装置进入工作状态；
(4)将溶液温度测量装置随后插入到溶液中，得到溶液的温度T；
(5)由交流电压传感器4直接读出溶液的电阻值R；
(6)根据上述实验数据关联式计算出溴化锂水溶液的浓度C。
溴化锂水溶液作为两级线圈的中间介质，图4是溴化锂水溶液电阻测量装置在管道上的安装示意图主视图；图5是溴化锂水溶液电阻测量装置在管道上的安装示意图左视图；利用线圈互感原理，在激励线圈2输入交流信号发生装置产生的交流信号，该交流信号产生的交变磁场在感应线圈3产生感应电压，由交流电压传感器4直接读出溶液的电阻值R，由温度传感器同时测出溶液温度，由此利用溶液的电阻值、温度和浓度的实验数据关联式计算出溶液的浓度。
某一时刻，由交流电压传感器4读出的溶液电阻值R为155.6毫欧，温度测量装置得出的温度T为15摄氏度，将两者代入实验数据关联式后可以计算出溴化锂水溶液的浓度C为46.6％。
Claims (8)
1.一种溴化锂水溶液的浓度测量方法，其特征在于：同时测量出溴化锂水溶液的电阻值R和温度T，根据溴化锂水溶液浓度C、温度T和电阻值R之间的实验数据关联式计算出溴化锂水溶液的浓度，所述实验数据关联式如下：
C＝70.26+0.248×T-0.1678×R-0.003911×T2+0.003197×T×R-0.0002569×R2+0.0001551×T3-0.0001166×T2×R+2.616×10-5×T×R2-1.991×10-6×R3上式中各单位为：溴化锂水溶液浓度C：溶液中溴化锂的质量百分数；温度T：摄氏度；溶液的电阻值R：毫欧。
2.根据权利要求1所述的一种溴化锂水溶液的浓度测量方法，其特征在于该方法步骤如下：
(1)将溶液电阻值测量装置安装于管道或容器内，并使得线圈保护盒(5)完全浸没于溴化锂水溶液中；
(2)将交流信号发生装置(1)用导线与激励线圈(2)相连，将交流电压传感器(4)用导线与感应线圈(3)相连；
(3)给交流信号发生装置(1)提供所需电源后该溶液电阻值测量装置进入工作状态；
(4)将溶液温度测量装置随后插入到溶液中，得到溶液的温度T；
(5)由交流电压传感器(4)直接读出溶液的电阻值R；
(6)根据实验数据关联式计算出溴化锂水溶液的浓度C。
3.一种溴化锂水溶液的浓度测量装置，其特征在于：该溴化锂水溶液的浓度测量装置包括溶液温度测量装置和溶液电阻值测量装置，溶液温度测量装置和溶液电阻值测量装置独立工作，所述溶液温度测量装置采用温度传感器，所述溶液电阻值测量装置包括交流信号发生装置(1)、激励线圈(2)、感应线圈(3)、交流电压传感器(4)、线圈保护盒(5)和导线保护盒(7)，所述线圈保护盒(5)由两个同心圆的筒体组成，激励线圈(2)和感应线圈(3)设置在两个同心圆筒之间的环形空间内，两个同心圆筒两端的环形部分密闭，内筒中空部分为溴化锂水溶液通道(6)，外筒上设置导线保护盒(7)，激励线圈(2)经导线与交流信号发生装置(1)相连，感应线圈(3)经导线与交流电压传感器(4)相连，所述导线置于导线保护盒(7)内，线圈保护盒(5)与导线保护盒(7)的作用为避免电感线圈和导线与溴化锂水溶液直接接触。
4.根据权利要求3所述的一种溴化锂水溶液的浓度测量装置，其特征在于：所述感应线圈(3)直径大于等于激励线圈(2)直径。
5.根据权利要求3所述的一种溴化锂水溶液的浓度测量装置，其特征在于：所述感应线圈(3)直径为激励线圈(2)直径的1到10倍。
6.根据权利要求3所述的一种溴化锂水溶液的浓度测量装置，其特征在于：所述溶液电阻值测量装置的最大尺寸小于溴化锂水溶液管道尺寸或容器尺寸。
7.根据权利要求3所述的一种溴化锂水溶液的浓度测量装置，其特征在于：所述交流信号发生装置(1)的信号波形为方波、正弦波、三角波、低频脉冲交流信号中的任意一种。
8.根据权利要求3所述的一种溴化锂水溶液的浓度测量装置，其特征在于：测量溶液电阻值时，将溶液电阻值测量装置的线圈保护盒(5)完全浸没于溴化锂水溶液中。
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