RO131518A2 - Nivelmetru capacitiv pentru lichide criogenice - Google Patents
Nivelmetru capacitiv pentru lichide criogenice Download PDFInfo
- Publication number
- RO131518A2 RO131518A2 ROA201500321A RO201500321A RO131518A2 RO 131518 A2 RO131518 A2 RO 131518A2 RO A201500321 A ROA201500321 A RO A201500321A RO 201500321 A RO201500321 A RO 201500321A RO 131518 A2 RO131518 A2 RO 131518A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- capacitors
- cryogenic
- level meter
- cryogenic liquids
- liquid
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 37
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 abstract description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/26—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
- G01F23/263—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la un nivelmetru pentru lichide criogenice, în special azot şi hidrogen, utilizat în instalaţiile criogenice. Nivelmetrul conform invenţiei constă dintr-un număr de condensatoare plane şi întrepătrunse, dispuse distanţate între ele, cu armături cilindrice, circulare sau plane, având o formă ce permite şi determină pătrunderea lichidului criogenic în şi dinspre interiorul armăturilor condensatoarelor, în care între armăturile condensatoarelor sunt intercalate nişte elemente izolatoare distanţiere, fabricate din materiale izolatoare, măsurarea valorilor condensatoarelor fiind realizată şi înregistrată în mod continuu la trecerea lichidului criogenic, pentru a compara valoarea capacităţii măsurate a condensatoarelor, în timpul umplerii cu lichid criogenic, cu valoarea capacităţii măsurate, în timpul procesului de calibrare.
Description
DESCRIERE ’OnCIUL DE STAT PENTRU INVENȚII Șl MARC j Cerere de bravei de invenție j Nr. ......._ | Data depozit.....fl.7..~J5.-.20î§. j
Ll'im ηι.ι<«·ι«·ι*'~--·- ιιιμγ>μγγτ-ι-τ--^···οιγ —·ΐ' .......................111
La nivel mondial, în ultima perioadă de timp se fac eforturi intense pentru dezvoltarea de noi tipuri de senzori, miniaturizarea și eficientizarea acelora deja existenți, scăderea consumurilor de putere electrică ale acestora precum și pentru găsirea de noi modele, soluții și metode analitice performante pentru măsurarea mărimilor generate de către acești senzori.
Prezenta invenție vine în sprijinul acestui deziderat, rezolvând problema măsurării nivelurilor de lichide criogenice, în special hidrogen și azot. Lichidele criogenice apar și se pot obține în anumite condiții specifice de presiune și temperatură și după anumite tehnologii. Vasele în care acestea lichide se pot păstra îndelungat au o anumită formă constructivă și poartă denumirea de vase Dewar.
Aplicațiile anticipate pentru acest tip de nivelmetru includ măsurarea nivelului de combustibil din rezervoarele pentru navetele spațiale reutilizabile precum și pentru tancurile de stocare, de transport și de depozitare a hidrogenului lichid în vederea utilizării acestuia drept sursă curată de energie. în instalațiile criogenice industriale, precum cele de producere a argonului, azotului sau cele din industria nucleară, cum ar fi cele de separarea a deuteriului și tritiului, urmărirea în timp real a nivelului de lichid criogenie din coloanele tehnologice este de o covârșitoare importanță.
Transportul lichidelor criogenice cu ajutorul unor vase Dewar de dimensiuni mari poate fi efectuat în același mod ca și pentru fluidele normale. Odată cu dezvoltarea de materiale supraconductoare la temperaturi înalte, apropiate de temperatura hidrogenului lichid sau chiar dincolo de ea, spre temperatura azotului lichid, a devenit posibil ca echipamentele supraconductoare să poată fi răcite chiar și cu hidrogen sau azot lichid iar acest lucru a făcut ca tehnologia pe bază de hidrogen, fără modificări substanțiale [1,2] să poată fi aplicată și să își găsească noi aplicații, măsurarea nivelului lichidului criogenie din rezervoarele de stocare fiind de mare importanță în controlul unor astfel de instalații și a unor astfel de aplicații.
Principiul acestui nivelmetru se bazează pe determinarea trecerii, umplerea și golirea, lichidului criogenie printre plăcile unui număr de condensatoare întrepătrunse, cu plăci plane sau circulare, dispuse intercalat una lângă alta și menținute rigid, conform Condensatoarele cu plăci circulare constau dintr-un număr de segmente de dispuse concentric și coliniar cu o anumită distanță între ele, distanța fiind ij *
IU
£ț- 2 Ο 1 5 - - 0 0 3 2 1 0 7 -05- 2015 unor elemente izolatoare distanțiere, fabricate din materiale izolatoare, ce au o formă corespunzătoare. în varianta cu condensatoare cu plăci plane acestea constau dintr-un număr de segmente plane dispuse coliniar și intercalat, având o anumită distanță între ele, distanță ce este păstrată cu ajutorul unor elemente distanțiere având o formă adecvată corespunzătoare tipurilor de plăci ce urmează a fi fixate, elementele distanțiere fiind fabricate din materiale izolatoare, conform fig. 5. Pentru facilitarea pătrunderii și evacuării lichidului criogenie printre armăturile condensatoarelor se practică un număr de orificii astfel încât acesta să se distribuie uniform între armături.
Principiul de măsură al acestui nivelmetru se bazează pe măsurarea diferențelor dintre constanta dielectrică specifică a fluidelor criogenice, în special hidrogen și azot, în starea lichidă și în starea gazoasă sau de vapori. Prin măsurarea valorilor capacității condensatoarelor, cu plăci plane sau circulare, la imersarea completă a acestora în lichidul criogenie, lichid care în condițiile specifice de presiune și temperatură nu prezintă particule solide, se realizează calibrarea acestora respectiv determinarea valorii capacității întregului ansamblu de condensatoare atunci când acestea sunt complet imersate. Prin măsurarea valorilor capacității respectivelor condensatoare atunci când acestea se află în vid se determină valoarea ”de zero” sau valoarea de gol. Având în vedere ca din motive de instalare sau de formă geometrică aceste condensatoare nu pot fi identice calibrarea se realizează individual pentru fiecare ansamblu de condensatoare în parte.
Table 1. Valorile permitivității dielectrice specifice pentru câteva lichide criogenice
| Azot lichid | Hidrogen lichid | Deuteriu lichid | |
| Permitivitatea dielectrică | 1.4318 (77 K) 1.4746 (63 K) | 1.252 (Liquid H2) 1.286 (Solid H2) | 1.28 1.44 (D2 with 0.9% T2) 2.23 (D2 with 8.8% T2) |
Aria secțiunii tranzversale dintre plăcile condensatoarelor pentru fiecare ansamblu de condensatoare în parte se determină prin proiectul tehnic și prin măsurare directă.
Pentru un condensator circular formula de calcul a capacității este:
C= 2πεο£τ1 x 1/ In (R/r) unde:
- este permitivitatea dielectrică a vidului,
- Er este permitivitatea dielectrică relativă a mediului dintre armături.
ί\- 2 Ο 15 - - 0 Β 3 2 1 07 -05- 2015
Pentru un condensator plan formula de calcul a capacității este:
C= εοεΓ S/d unde:
- Eo este permitivitatea dielectrică a vidului,
- Er este permitivitatea dielectrică relativă a mediului dintre armături.
- S suprafața armăturilor
- d distanța dintre armături.
Valorile de capacitate măsurate cu cele două tipuri de ansambluri de condensatoare reprezintă niște valori de capacitate complexă în funcție de nivelul mediului dintre plăcile acestora.
în literatura de specialitate [1-4] și într-un număr de brevete [5-14] se prezintă o diversitate de metode de investigare a nivelurilor de lichide criogenice, în special hidrogen și azot, de la metode de măsurare generale [4-6] aplicabile tuturor lichidelor criogenice până la metode specifice aplicabile fiecărui tip de lichid în parte [7],
Printre metodele de măsurare a nivelurilor de lichide criogenice putem enumera pe cele cu fir supraconductor [1-3] sau cu ceramică supraconductoare, soluțiile de măsură cu elemente plutitoare fiind de-a dreptul clasice și ale căror limitări sunt bine cunoscute de către utilizatori. Metodele care se bazează pe utilizarea unor fire supraconductoare conțin un număr de suporturi mecanice, ce se află instalate în interiorul tancurilor al căror nivel de lichide se dorește a fi măsurat. Elementele de susținere/suportare de la vârful sau baza tancului sunt alese convenabil și sunt capabile să furnizeze un suport mecanic eficient precum și să genereze tensiunea necesară în fir [8].
Prezenta invenție descrie un nivelmetru pentru lichide criogenice, în special hidrogen și azot, bazat pe un număr de condensatoare, cu armături cilindrice/circulare sau plane, dispuse conform cu Fig. 1-4.
Un prim pas esențial în măsurarea nivelului de fluid criogenie constă în asigurarea pătrunderii și curgerii acestuia dintre armăturile condensatorului sau al ansamblului de condensatoare, plane sau cilindrice. Această pătrundere, sau evacuare, este facilitată cu ajutorul unor orificii, practicate longitudinal, astfel încât nivelul din interiorul plăcilor să fie
C\- 2 0 1 5 - - 00321O 7 -05- 2015
In figura 7 sunt prezentate câteva rezultate experimentale privind măsurătorile efectuate cu un grup de condensatoare, având armăturile de forma cilindrică, măsurători efectuate la diferite adâncimi de imersie, în azot lichid.
Problema pe care o rezolvă prezenta invenție o constituie măsurarea unor niveluri de lichide criogenice, în special hidrogen și azot, fără a necesita elemente suplimentare de liniștire a curgerii prin interiorul plăcilor senzorului de măsură precum și fără a exista pericolul acumulărilor și rămânerilor de lichide pe suprafețele plăcilor sau a elementelor constitutive ale senzorului.
Fig.7
(Λ- 2 Ο 1 5 - - »03210 7 -05- 2015
Nivelmetru capacitiv pentru lichide criogenice
Claims (2)
- REVENDICĂRI:1. Metoda de măsurare a nivelului de lichide criogenice, în special hidrogen și azot, caracterizată prin aceea că include a) un număr de condensatoare întrepătrunse, plane sau circulare, concentrice, minim două b) dispuse într-o succesiune cu elemente izolatoare distanțiere împreună cu care c) constituie un element comun.
- 2. Metoda de măsurare a nivelului de lichide criogenice, în special hidrogen și azot, caracterizată prin aceea ci a) dispunerea condensatoarelor de măsurare s-a făcut într-un element comun, ce are intercalate, pentru menținerea distanțelor dintre plăcile consensatoarelor un număr de elemente izolatoare de o anumită formă și dimensiune și un număr de orificii practicate astfel încât să se faciliteze pătrunderea și evacuarea lichidului criogenie în și dinspre plăcile condensatoarelor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RO201500321A RO131518B1 (ro) | 2015-05-07 | 2015-05-07 | Senzor capacitiv pentru măsurarea niveluri- lor de lichide criogenice |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RO201500321A RO131518B1 (ro) | 2015-05-07 | 2015-05-07 | Senzor capacitiv pentru măsurarea niveluri- lor de lichide criogenice |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO131518A2 true RO131518A2 (ro) | 2016-11-29 |
| RO131518B1 RO131518B1 (ro) | 2021-03-30 |
Family
ID=57351226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RO201500321A RO131518B1 (ro) | 2015-05-07 | 2015-05-07 | Senzor capacitiv pentru măsurarea niveluri- lor de lichide criogenice |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO131518B1 (ro) |
-
2015
- 2015-05-07 RO RO201500321A patent/RO131518B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO131518B1 (ro) | 2021-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| He et al. | Heat transport by turbulent Rayleigh–Bénard convection for Pr≃ 0.8 and 4× 1011≲ Ra≲ 2× 1014: ultimate-state transition for aspect ratio γ= 1.00 | |
| WO2014189582A3 (en) | Managing nuclear reactor spent fuel rods | |
| CN109632868B (zh) | 一种封闭体系生烃热模拟实验装置及其使用方法 | |
| Yeates et al. | Topological constraints on magnetic relaxation | |
| CN105372392A (zh) | 天然气水合物分解导致甲烷气体泄漏的模拟实验装置 | |
| Meng et al. | Breakdown parameter for kinetic modeling of multiscale gas flows | |
| CN203442478U (zh) | 医用液氧贮槽 | |
| CN102680382B (zh) | 一种垢下腐蚀实验支架及其实验方法 | |
| RO131518A2 (ro) | Nivelmetru capacitiv pentru lichide criogenice | |
| dos Santos et al. | Advancing oil and gas pipeline monitoring with fast phase fraction sensor | |
| CN112083124A (zh) | 天然气水合物大尺度实验系统中物性表征装置及方法 | |
| CN103245605A (zh) | 一种海上油田集输系统腐蚀监测装置及其监测方法 | |
| CN110987590A (zh) | 一种超低温等温型温度场 | |
| CN203587746U (zh) | 超导终端电流引线试验装置 | |
| CN202757870U (zh) | 一种垢下腐蚀实验支架 | |
| CN203718377U (zh) | 一种lng储罐液位计的安装结构 | |
| KR20160068538A (ko) | 관내 유동의 볼륨 프랙션 측정장치 및 측정방법 | |
| CN220249663U (zh) | 一种具有液氮容量监测功能的液氮储存罐 | |
| CN202350857U (zh) | 一种复杂涂镀工件涂镀层体积和密度测量装置 | |
| Song et al. | Design of oil-water interface meter based on segmental capacitance sensors | |
| CN204871934U (zh) | 检验试管运输存放箱 | |
| Khan et al. | Thermal stratification in spherical tanks | |
| CN203189008U (zh) | 一种油藏状态下的油水检测装置 | |
| Priyankara et al. | Indicate the gas level in liquid petrolium gas cylinder | |
| Wona et al. | Development of an electrical sensor for measurement of void fraction and identification of flow regime in a horizontal pipe |