CS197803B1 - Zařízení pro měření hmotového průtoku plynů - Google Patents

Abstract

Vynález se týká zařízení pro měření hmotového průtoku plynů, které je zvláště vhodné pro plynové chromatografy s programovanou teplotou termostatu.

Description

Vynález se týká zařízení pro měření hmotového průtoku plynů, které je zvláště vhodné pro plynové chromatografy s programovanou teplotou termostatu.

V současné době se u většiny špičkových plynových chromatografů používá pro měření hmotového průtoku nosného plynu nejrůznějšíoh konstrukcí kalorimetrických metod, pracujících na principu přenosu tepla měřeným mediem. V závislosti na velikosti hmotového množství proudícího plynu porušuje se ustálený stav rozložení teplot měřícího systému a měřením teploty v jeho různých místech je možné získat údaj o velikosti průtočného množství. Tyto systémy mají několik společných nevýhod. Vhodnou konstrukcí lze sice dosáhnout požadovaných parametrů, ale vždy se jedná o kompromis mezi citlivostí a linearitou, který závisí na měřícím rozsahu a druhu použitého plynu. Kromě toho kalorimetrické metody měření mají vždy větší časovou konstantu, takže je často nelze použít pro účely regulace.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro měření hmotového průtoku plynů podle vynálezu, využívající tlakového spádu na měřící kapiláře, při laminárním průtoku, jehož podstata spočívá v tom, že prostor před měřící kapilárou je pneumaticky propojen se vstupem převodníku tlak - napětí, jehož výstupní elektrický signál je připojen jednak na jeden vstup analogové násobičky a jednak na sčítací obvod, na jehož druhý vstup je

197 bO3

197 803 připojeno korekční napětí úměrné barometrickému tlaku, přičemž výstup sčítaoího obvodu je připojen na druhý vstup analogové násobičky, a dále v tom, že při obecně proměnném pneumatickém odporu na výstupu výěe uvedený převodník tlak - napětí je diferenciální a prostor za měříoí kapilárou je pneumatioky propojen s jeho druhým vstupem a současně se vstupem dalšího převodníku tlak - napětí, jehož výstupní elektrický signál je připojen na -třetí vstup výše uvedeného sčítacího obvodu.

Výhoda uvedeného zařízení spočívá v použití snímačů tlaků, které tvoří běžný konstrukční prvek a není proto třeba konstruovat speciální převodník pro měření průtočného množství· Navío lze sníměč tlaku s výhodou využít při přechodu od měření průtoku k měření tlaku, což je výhodné zvláště v plynové chromatografií (kapilární chromatografie, Deansovy obvody bezventilového přepínání, kontrola těsnosti plynových cest). Ve srovnání s kalorimetrickými metodami měření hmotového průtoku je časová konstanta navrženého zařízení podstatně meněí, což je důležité pro zapojení do obvodů regulační smyčky·

Obecně lze říoi, že zařízení podle vynálezu odstraňuje nevýhody tlakových metod měření průtočného množství, tj. jejich nelinearitu a závistlosti na tlaku v místě měření.

Vzhledem k tomu, že plyn je stlačitelné medium, je tlakový spád podél měříoí kapiláry nelineární a obecný výraz pro průtočné množství plynů je

To

Q w ....... -......— poT_k ft d⁴

256 1 (P? - p|) (1), kde: Τθ, p_Q jsou stavové podmínky plynu na výstupu,

T_k teplota kapiláry, d, 1 průměr a délka Kapiláry, *1 je viskozita plynu a p_1# p₂ jsou tlaky plynu na vstupu a výstupu kapiláry.

Výraz před závorkou je konstantní a proto rovnici (1) je možno psát:

Q » κ . (pj, - Pa) · (Pí t ^p2>» resp. Q « Κ . (ρ_χ - p₂) . £8p_x - P₂) + ² · (?2 “ P_o) ^{+ 2}p/

Zařízení podle vynálezu je sohematiok znázorněno na připojených výkresech, kde obr.1 znázorňuje zařízení pro měření hmotového průtoku plynů využívající tlakového spádu na měřící kapiláře při lineárním průtoku a obr. 2 zařízení pro měření hmotového průtoku plynů. Prostor před měřicí kapilárou i je pneumaticky propjen se vstupem převodníku 2 tlak - napětí, jehož výstup je připojen jednak na vstup analogové násobičky a jednak na sčítací obvod k jehož druhému vstupu je připojeno korekční napětí, úměrné barometrickému tlaku, přičemž výstup sčítaoího obvodu £ je připojen na vetup B analogové násobičky 2·

197 803

Zařízení podle obř. 1 je zjednodušené ve vztahu k zařízení na obr. 2 a využívá ee v případě, kdy p₂ P_o> tj. na výstupu kapiláry není zařazen obecně proměnný pneumatický zápor.

Obr. 2 znázorňuje zařízení pro měření hmotového průtoku plynů při obecně proměnném pneumatickém odporu na výstupu, kde převodník 2 tlak - napětí je diferenciální a prostor za měřicí kapilárou 1 je pneumaticky propojen s jeho druhým vstupem a současně se vstupem dalšího převodníku ji tlak - napětí, jehož výstup je připojen na třetí v stup sčítacího obvodu 4·

Měřící kapilára 1 je zařazena do vedení plynu a umístěna v termostatovaném prostoru. Průměr kapiláry je volen tak, aby rychlost plynu nepřesáhla podmínku lineárního proudění. Rozdíl tlaků na vstupu a výstupu kapiláry 1 je měřen diferenciálním snímačem tlaku 2 a jeho výstupní signál je přiveden jednak na vstup A analogové násobičky 2 a jednak na jeden ze vstupů sčítacího obvodu Tlak na výstupu kapiláry 1 je měřen snímačem tlaku 2 a jeho výstupní signál, odpovídající dvojnásobku měřeného tla ku, je připojen na druhý ze vstupů sčítacího obrodu 4. Protože snímač tlaku 2 ®8ří vlastně rozdíl tlaku na výstupu kapiláry a tlaku atmosferického, je na třetí vstup sčítacího obvodu £ přivedeno napětí, odpovídající dvojnásobku atmosférického tlaku, takže na výstupu sčítacího obvodu je napětí úměrné součtu absolutních tlaků před a za kapilárou 1 (viz rovnice (2)). Toto napětí se přivádí na B vetup analogové násobičky 2* jejíž výstupní signál je úměrný velikosti hmotového průtoku plynu procházejícího kapilárou.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1..Zařízení pro měření hmotového průtoku plynů využívající tlakového spádu na měřicí kapiláře při lineárním průtoku, vyznačené tím, že prostor před měřicí kapilárou (1) je pneumaticky propojen se vstupem převodníku (2) tlak - napětí, jehož výstup je připojen jednak na vstup (A) analogové násobičky (3) a jednak na scítaoí obvod (4), na jehož druhý vstup je připojeno korekční napětí úměrné barometrickému tlaku, přičemž výstup sčítacího obvodu (4) je připojen na vstup (B) analogově násobičky (3).
2. 2. Zařízení podle bodu 1, při obecně proměnném pneumatickém odporu na výstupu, vyznačené tím, že převodník (2) tlak - napětí je diferenciální a prostor za měřicí kapilárou {1) je pneumaticky propojen s jeho druhým vstupem a současně se vstupem dalšího převodníku (5) tlak - napětí, jehož výstup je připojen na třetí vstup soítacího obvodu (4).