CS211912B1 - přístroj na měření disperze - Google Patents

Abstract

Přístroj na měření disperze, pracující mikrovlnnou technikou. Účelem vynálezu je umožnění automatického měření a průběžné registrace okamžité hodnoty zádrže dispergovaná fáze, potřebné pro optimalizaci velikosti plochy mezi dvěma tekutými fázemi v procesech výměny hmoty. Uvedené měření je umožněno zařazením homogenizátoru přiváděné disperze do měřicího členu. Použití vynálezu je u výměníků hmoty, a to jak u provozních aparátů pro automatickou optimalizaci jejich pracovního režimu, tak u poloprovozních a menších aparátů pro výzkumné účely.

Description

Vynález se týká přístroje na měření disperze mikrovlnnou technikou, kterým se stanoví měrný objemový podíl dvou nemisitelných fázi tvořících disperzi.

Pro procesy výměny hmoty mezi dvěma tekutými fázemi tvořícími disperzi je jako fyzikální veličina důležitá velikost měrné mezifázové plochy v aparátu, jakožto faktorem, kterému je přímo úměrný dosažený účinek převodu hmoty. Například v extraktorech kapalina-kapalina jsou zpracovávány dvě nemísitelné kapalné fáze, z nichž jedna, nazývaná dispergovaná fáze, je rozptýlena ve formě drobných kapek v druhé fázi, nazývané kontinuální. Povrch všech kapek dispergované fáze vytváří mezifázovou plochu, kterou prostupuje extrahovaná složka z jedné fáze do druhé. Protože na velikosti této mezifázové plochy je kromě jiných faktorů závislý dosažený účinek extrakce*, čili převodu extrahované složky, jsou extraktory konstruovány a provozovány tak, aby velikost této plochy, určovaná podílem rozptýlené dispergované fáze ve fázi kontinuální, byla optimální. Tento podíl objemu jedné fáze v druhé, nazývaný zádrží dispergované fáze, je proto nutno měřit a sledovat a na základě zjištěné velikosti zádrže regulovat provoz aparátu, u extraktorů například měnit otáčky míchadel, intenzitu pulsace, poměr průtoků fází, vnitřní vestavbu aparátů apod.

Obdobná potřeba měření je u dalších druhů výměníků hmoty a u dalších skupenských soustav fází, například kapalina-plyn, u absorbérů fluidních aparátů aj., stejně tak jako je třeba měřit podíl unášené strhávané fáze v hlavním toku druhé fáze, jenž je kritériem pro stanovení dosaženého stupně separace dvou fází, kterou je nutno zařadit jako následující operaci po převodu hmoty mezi fázemi.

Při použité metodě měření i samotném měřicím zařízení se požaduje vyhovující přesnost v určení objemového poměru fází, necitlivost na změny teploty disperze a na přítomnost nečistot v kapalinách, univerzálnost metody, dovolující využití přístroje u soustavy různých fází, rychlost měření v takové míře, aby získané údaje neztrácely aktuálnost vlivem zpoždění vůči procesu v aparátu, automatizace měření a průběžná registratura výsledků, využitelnost výstupního signálu pro ruční a automatickou regulaci aparátu, dále by měřicí zařízení nemělo narušovat provoz aparátu a často je požadováno nevýbušné provedení měřicího přístroje.

Dosud známé způsoby měření zádrže v případě dvou kapalných fází nesplňují výše uvedené požadavky. Nejčastěji používané metody využívají rozdílné specifické hmoty obou fází.

Z aparátu se odebere reprezentativní vzorek disperze, dá se rozsadit a změří se objemy obou kapalinových fází, například v odměrném válci. Tato metoda je pracná a používá se pouze pro ojedinělá měření, nebot nesplňuje ani možnost automatizace měřeni a průběžné registrace výsledků, dále využitelnost výstupního signálu pro ruční a automatickou regulaci aparátu, ani neumožňuje nerušený provoz aparátu.

Na rozdílné specifické hmotě obou fázi založená další metoda pomoci manometrické trubice, připojené v jisté výšce aparátu, měří průměrnou specifickou hmotu sloupce disperze v aparátu nad místem připojení. Z údaje na manometrické trubici se vypočte zádrž. Tato metoda, vedle toho, že udává pouze průměrné hodnoty zádrže, nevyhovuje požadavku na přesnost v určení objemového poměru fází a neumožňuje automatizaci měření a průběžnou

211 912 registraturu výsledků, ani využitelnost výstupního signálu pro ruční a automatickou regulaci aparátu.

Rovněž v případě, že jedna z fází je kapalná a druhá plynná, jsou dosud známé metody k měření velmi primitivní a jsou založeny především na objemovém měření obou fází, kterému předchází jejich separace.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny přístrojem na měření disperze podle vynálezu, pracujícího mikrovlnnou technikou, vytvořeným mikrovlnným generátorem, z něhož vystupuje mikrovlnná energie vlnovodem přes zpravidla vložený ferritový izolátor a útlum do měřicího členu, a vlnovod je zakončen diodovým detektorem, přičemž cesta pro průtok měření disperze je s výhodou vytvořena nekovovou trubkou, protínající vlnovod v měřicím členu, jehož podstata spočívá v tom, že součásti měřicího členu je homogenizátor přiváděné disperze, který tím, že z přiváděné dvoufázové směsi tvoří jemnou disperzi, umožňuje přesnost měření.

Homogenizátor přiváděné disperze je vytvořen jako děrovaná přepážka, například z kovového materiálu, která je příčně uložená na vstupu uvnitř trubky měřicího členu. Pro zajištění zlepšených podmínek šíření mikrovln vlnovodem je homogenizátor přiváděné disperze vytvořen jednak první děrovanou přepážkou, příčně uloženou na vstupu uvnitř trubky měřicího členu, jednak druhou děrovanou přepážkou, příčně uloženou na výstupu uvnitř trubky měřicího členu, přičemž povrchy těchto děrovaných přepážek směřující dovnitř vlnovodu měřicího členu tvoří pokračováni jeho vnitřní stěny, čímž se dosáhne toho, že vlnovod není v místech průchodu trubky měřicího členu vlnovodem přerušen. Funkci homogenizátoru měřené disperze může zastávat čerpadlo měřené disperze, například odstředivé, které je uspořádáno v cestě měření disperze mezi odběrem a vstupem trubky měřicího členu do vlnovodu.

Pro průtok disperze trubkou měřicího členu i pro průtok disperze odběrem ve stěnš aparátu a spojovací trubkou k měřicímu členu platí zásada, aby kvalita disperze se neměnila a odpovídala kvalitě v aparátu. Tomuto požadavku vyhovuje turbulentní průtok v celé cestě měřené disperze. Je tím určena rychlost průtoku disperze a dimenzování jak trubky v měřicím členu, tak v přívodní trase.

Výhodou uspořádání přístroje na měření disperze podle vynálezu je, že udává okamžitou hodnotu zádrže s vyhovující přesností, pracuje kontinuálně a může tedy být zařazen do okruhu automatické regulace, řídícího například otáčky na rotačním extraktoru nebo frekvenci pulsů u puleačního extraktoru. Odebíraný vzorek disperze nenarušuje technologický proces probíhající v aparátu a po průchodu měřicím členem přístroje se opět vrací do aparátu. Funkce přístroje nevyžaduje, aby vzorek protékající měřicím členem ee rozsadil na obě oddělené fáze. Tím, že homogenizátor tvoří z přiváděné dvoufázové směsi jemnou disperzi, umožňuje přesnost měření a linearitu závislosti měřicího signálu na objemovém podílu fázi tvořících disperzi.

Na připojených výkresech jsou schematicky znázorněny příklady provedení přístroje na měření disperze podle vynálezu, kde představuje obr. 1 blokové schéma celého přístroje

211 912 a jeho připojení na odběr, obr. 2 uspořádání měřicího členu s děrovanými přepážkami uspořádanými na vstupní i výstupní straně uvnitř trubky měřicího členu a obr. 3 děrovanou přepážku uspořádanou na vstupní straně uvnitř trubky měřicího členu.

Přístroj na měření disperze se skládá z mikrovlnného generátoru 1 (obr. 1), z něhož mikrovlnné energie vystupuje a je vedena vlnovodem 2 přes ferritový izolátor 2, nastavitelný útlum 4, přes měřicí člen 5 do diodového detektoru 6, kde je vlnovod 2 ukončen. Elektrický signál z detektoru 6 je vyhodnocován v měřicím přístroji 2· Součástí měřicího členu 2 je homogenizátor (3 zařazený do vstupu trubky 2i protínající vlnovod 2. Trubkou 2 protéká měřená disperze, odebíraná z aparátu 10 odběrem 11 a vedené spojovací trubicí 12 do měřicího členu 2·

Homogenizátor 8 (obr. 1) může být vytvořen jako děrovaná přepážka 13 (obr. 3), příčně uložená uvnitř trubky 2 procházející vlnovodem £, anebo může být též tvořen první děrovanou přepážkou 14 (obr. 2), která je uložena v trubce 2 tak, že její povrch, směřující do vnitřku vlnovodu 2, tvoří pokračování vnitřní stěny vlnovodu 2. Druhé děrovaná přepážka 15 je i na výstupní straně v trubce 2 ⁸ její vnitřní povrch je také pokračováním vnitřní stěny vlnovodu 2.

Měřicí funkce přístroje spočívá v tom, že mikrovlnná energie generovaná v mikrovlnném generátoru 1 do vlnovodu 2, korigovaná ferritovým izolátorem 2» vhodně konstantně utlumená nastavitelným útlumem i, se vede vlnovodem 2 přes měřicí Člen 2i kde je do cesty mikrovln vložena trubka 2, kterou protéká měřená disperze. V závislosti na zádrži disperze dochází k různě velkému pohlcení mikrovln. Velikost pohlcení se zjištuje v diodovém detektoru 6, který vytváří elektrický měřicí signál, jehož hodnota je v jednoznačném vztahu k velikosti zádrže disperze. Elektrický měřicí signál se ukazuje na měřicím přístroji 2·

Ekonomický přínos přístroje na měření disperze spočívá v tom, že technologický proces probíhající v aparátech lze dokonaleji řídit na základě kontinuálního a okamžitého údaje o disperzi. Přístroj umožňuje vytvořit okruh automatické regulace pro toto řízení. Při separaci fází se dosáhne snížení ztrát plynoucích z únosu strhávané fáze.

Claims (4)

PSE D MS T VYNÁLEZU

1. Přístroj na měření disperze, pracující mikrovlnnou technikou, vytvořený mikrovlnným generátorem, z něhož vystupuje mikrovlnná energie vlnovodem přes zpravidla vložený ferritový izolátor a útlum do měřicího členu, a vlnovod je zakončen diodovým detektorem, přičemž cesta pro průtok měřené diaperze je vytvořena nekovovou trubkou, protínající vlnovod v měřicím členu, vyznačený tím, že součástí měřicího členu (5) je homogenizátor (8) přiváděné disperze.

2. Přístroj podle bodu 1, vyznačený tím, že homogenizátor (8) přiváděné disperze je vytvořen jako děrované přepážka (13), například z kovového materiálu, která je příčně uložená na vstupu uvnitř trubky (9) měřicího členu (5).

211 912

3. Přístroj podle bodu 1, vyznačený tím, že homogenizátor (8) přiváděné disperze je vytvořen jednak první děrovanou přepážkou (14), příčně uloženou na vstupu uvnitř trubky (9) měřicího členu (5), jednak druhou děrovanou přepážkou (15), příčně uloženou na výstupu uvnitř trubky (9) měřicího členu (5), přičemž povrchy těchto děrovaných přepážek (14, 15), směřující dovnitř vlnovodu (2) měřicího členu (5), tvoří pokračování jeho vnitřní stěny.

4. Přístroj podle bodu 1, vyznačený tím, že homogenizátor (8) přiváděné disperze tvoří čerpadlo, například odstředivé, které je uspořádáno v cestě měřené disperze mezi odběrem (11) a vstupem trubky (9) měřicího členu (5) do vlnovodu (2).