RU153035U1

RU153035U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE CONCENTRATIONS OF GAS OR LIQUID MIXTURE COMPONENTS

Info

Publication number: RU153035U1
Application number: RU2015106059/28U
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Улитин
Original assignee: Сергей Анатольевич Улитин
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2015-06-27

Abstract

1. Устройство определения концентраций компонентов газовой или жидкостной смеси, включающее герметичные дополнительную камеру с датчиком давления и измерительную камеру, выполненную с возможностью изолирования анализируемой смеси запирающими устройствами, размещенными с двух её концов, и снабженную демпфером, датчиками давления и температуры, отличающееся тем, что на входе в измерительную камеру установлен объем для анализируемой смеси, соединенный с измерительной камерой через устройство для подачи смеси и напрямую посредством каналов закачки, оборудованных запирающими устройствами, при этом демпфер установлен на выходе измерительной камеры после запирающих устройств, датчик давления измерительной камеры снабжен демпфером, а объем для анализируемой смеси снабжен датчиком температуры и нагревателем.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что запирающие устройства выполнены в виде вентилей или заслонок.3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что вентили или заслонки снабжены электроприводом.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве датчика измерения давления использован, по крайней мере, один преобразователь давления, состоящий из измерительного блока и электронного устройства для обработки данных.5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве датчика измерения температуры использован, по крайней мере, один термометр.6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительная камера выполнена съемной.7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что объем для анализируемой смеси выполнен сменным.8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измерительная и дополнительная камеры снабжены страв1. A device for determining the concentrations of the components of a gas or liquid mixture, including a sealed additional chamber with a pressure sensor and a measuring chamber, configured to isolate the analyzed mixture with locking devices placed at its two ends, and equipped with a damper, pressure and temperature sensors, characterized in that at the entrance to the measuring chamber, a volume for the analyzed mixture is installed, connected to the measuring chamber through the device for supplying the mixture and directly through In addition, the damper is installed at the outlet of the measuring chamber after the locking devices, the pressure sensor of the measuring chamber is equipped with a damper, and the volume for the analyzed mixture is equipped with a temperature sensor and a heater. 2. The device according to claim 1, characterized in that the locking devices are made in the form of valves or dampers. 3. The device according to claim 2, characterized in that the valves or dampers are equipped with an electric actuator. 4. The device according to claim 1, characterized in that at least one pressure transducer consisting of a measuring unit and an electronic device for processing data is used as a pressure measurement sensor. The device according to claim 1, characterized in that at least one thermometer is used as a temperature measurement sensor. The device according to claim 1, characterized in that the additional camera is removable. The device according to claim 1, characterized in that the volume for the analyzed mixture is made replaceable. The device according to claim 1, characterized in that the measuring and additional cameras are equipped with

Description

Техническое решение относится к области аналитического приборостроения, а именно к устройствам, предназначенным для измерения концентрации компонентов как газовой, так и жидкостной смеси путем создания условий для вытекания смеси в ламинарном режиме при определенных условиях и измерения статического давления в разные моменты времени, и может быть использовано для контроля состояния окружающей среды в системах управления объектов в разных отраслях, в системах транспортировки газовых и жидкостных смесей, в том числе взрывоопасных, в нефтяном и химическом производствах и в других областях.The technical solution relates to the field of analytical instrumentation, and in particular to devices designed to measure the concentration of components of both gas and liquid mixtures by creating conditions for the mixture to flow in laminar mode under certain conditions and measuring static pressure at different times, and can be used for monitoring the state of the environment in the control systems of facilities in various industries, in the transportation systems of gas and liquid mixtures, including explosive ones, in ftyanom and chemical industries and in other areas.

Из существующего уровня техники известно устройство определения концентраций компонентов газовой смеси, содержащее газовую камеру с оптическими окнами и разрядником, подключенным к источнику высокочастотного высоковольтного напряжения, датчик давления, светофильтр, пропускающий излучение азота, фотодиоды и связанный с ними вычислитель. Концентрации кислорода и азота по данному техническому решению предлагают определять с помощью измерений сигналов фотодиодов в диапазоне 350-1100 нм, затем с учетом заранее полученных калибровочных кривых по формуле вычисляют искомые величины (см., напр., RU 2232982, опубл. 20.07.2004). Недостатком данного решения необходимо отметить использование высокочастотного тлеющего разряда, что требует сложного и громоздкого оборудования.A prior art device is known for determining the concentrations of components of a gas mixture, comprising a gas chamber with optical windows and an arrester connected to a high-frequency high-voltage voltage source, a pressure sensor, a light filter that transmits nitrogen radiation, photodiodes and an associated computer. The oxygen and nitrogen concentrations according to this technical solution are proposed to be determined by measuring the signals of the photodiodes in the range 350-1100 nm, then, taking into account the previously obtained calibration curves, the desired values are calculated by the formula (see, for example, RU 2232982, publ. 20.07.2004) . The disadvantage of this solution is the use of a high-frequency glow discharge, which requires complex and bulky equipment.

Наиболее близким по технической сути является устройство определения концентрации компонентов газовой смеси, содержащее газовую камеру, разделенную на два отсека запирающим устройством. После его открытия газовая смесь проходит через пористую мембрану, при этом регистрируются показания датчика измерения давления в различные моменты времени. Затем, с учетом заранее полученных калибровочных кривых, по формуле вычисляют концентрации компонентов смеси (см. напр. RU 137917, опубл. 27.02.2014). Недостатком данного решения необходимо отметить использование форвакуумного насоса, что непрактично при контроле технологических процессов.The closest in technical essence is a device for determining the concentration of the components of the gas mixture containing a gas chamber, divided into two compartments by a locking device. After its opening, the gas mixture passes through the porous membrane, while the readings of the pressure measurement sensor are recorded at various points in time. Then, taking into account the previously obtained calibration curves, the formula calculates the concentration of the components of the mixture (see, for example, RU 137917, publ. 02.27.2014). The disadvantage of this solution is the use of a foreline pump, which is impractical in the control of technological processes.

Задачей, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является создание простого в изготовлении устройства, обеспечивающего достоверность и точность измерений.The task to which this technical solution is directed is to create an easy-to-manufacture device that ensures the reliability and accuracy of measurements.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве определения концентраций компонентов газовой или жидкостной смеси, включающем герметичные дополнительную камеру с датчиком давления и измерительную камеру, выполненную с возможностью изолирования анализируемой смеси запирающими устройствами, размещенными с двух ее концов, и снабженную демпфером, датчиками давления и температуры, согласно техническому решению на входе в измерительную камеру установлен объем для анализируемой смеси, соединенный с измерительной камерой через устройство для подачи смеси и напрямую посредством каналов закачки, оборудованных запирающими устройствами, при этом демпфер установлен на выходе измерительной камеры после запирающих устройств, датчик давления измерительной камеры снабжен демпфером, а объем для анализируемой смеси снабжен датчиком температуры и нагревателем.The problem is solved due to the fact that in the device for determining the concentrations of the components of the gas or liquid mixture, including a sealed additional chamber with a pressure sensor and a measuring chamber, configured to isolate the analyzed mixture with locking devices placed at its two ends, and equipped with a damper, pressure sensors and temperature, according to the technical solution, at the inlet to the measuring chamber, a volume for the mixture being analyzed is connected to the measuring chamber through means for feeding the mixture directly and through the injection channels equipped with locking devices, wherein the damper is installed at the outlet of the measuring chamber after the locking device, the measurement chamber a pressure sensor is provided with a damper, and the volume of the mixture being analyzed is provided with a temperature sensor and heater.

Запирающие устройства могут быть выполнены в виде вентилей или заслонок. В некоторых вариантах выполнения вентили или заслонки могут быть снабжены электроприводом.Locking devices can be made in the form of valves or dampers. In some embodiments, valves or dampers may be electrically actuated.

В качестве датчика измерения давления может быть использован, по крайней мере, один преобразователь давления, состоящий из измерительного блока и электронного устройства для обработки данных.At least one pressure transducer consisting of a measuring unit and an electronic device for processing data can be used as a pressure measurement sensor.

В качестве датчика измерения температуры может быть использован, по крайней мере, один термометр.At least one thermometer may be used as a temperature measurement sensor.

Дополнительная камера может быть выполнена съемной. Объем для анализируемой смеси может быть выполнен сменным.An additional camera can be made removable. The volume for the analyzed mixture can be made removable.

Измерительная и дополнительная камеры могут быть снабжены стравливающими клапанами.The measuring and additional chambers can be equipped with bleed valves.

Измерительная камера может быть снабжена реле давления.The measuring chamber can be equipped with a pressure switch.

Техническим результатом, достигаемым с помощью приведенной совокупности признаков, является повышение достоверности и точности измерений за счет обеспечения проведения измерений при ламинарном истечении анализируемой смеси за счет выполнения герметичными дополнительной и измерительной камеры, выполненной с возможностью изолирования анализируемой смеси запирающими устройствами, размещенными с двух ее концов, и снабженной установленным на выходе измерительной камеры после запирающих устройств демпфером, под постоянным контролем давления и температуры за счет снабжения датчиками давления измерительной и дополнительной камер и снабжения датчиками температуры измерительной камеры и объема для анализируемой смеси при создании условий измерения статичного давления посредством демпфера, которым снабжен датчик давления измерительной камеры, а также поддержания постоянной температуры и одинакового начального перепада давления в измерительной и дополнительной камерах при проведении измерений для анализируемой смеси и для построения калибровочных кривых посредством установки на входе в измерительную камеру объема для анализируемой смеси, снабженного нагревателем и соединенного с измерительной камерой через устройство для подачи смеси и напрямую посредством каналов закачки, оборудованных запирающими устройствами.The technical result achieved using the given set of features is to increase the reliability and accuracy of measurements by ensuring that measurements are taken during the laminar flow of the analyzed mixture by making hermetic additional and measuring chambers, capable of isolating the analyzed mixture with locking devices placed at its two ends, and equipped with a damper installed at the output of the measuring chamber after the locking devices, under constant monitoring pressure and temperature by supplying pressure sensors to the measuring and additional chambers and supplying temperature sensors to the measuring chamber and volume for the analyzed mixture when creating conditions for measuring static pressure by means of a damper, which the pressure sensor of the measuring chamber is equipped with, as well as maintaining a constant temperature and the same initial pressure drop in measuring and additional chambers during measurements for the analyzed mixture and for constructing calibration curves using installation at the entrance to the measuring chamber of the volume for the analyzed mixture, equipped with a heater and connected to the measuring chamber through the device for supplying the mixture and directly through the injection channels equipped with locking devices.

Сущность заявленного устройства поясняется чертежом, не охватывающим и, тем более, не ограничивающим объем притязаний по данному решению, а лишь являющимся иллюстрирующим материалом частного случая выполнения устройства.The essence of the claimed device is illustrated by the drawing, not covering and, moreover, not limiting the scope of claims for this decision, but only being illustrative material of a particular case of the device.

На фиг. 1 схематически изображено устройство определения концентраций компонентов смеси;In FIG. 1 schematically shows a device for determining the concentrations of the components of the mixture;

на фиг. 2 схематически изображено устройство определения концентраций компонентов смеси в предпочтительном варианте выполнения.in FIG. 2 schematically shows a device for determining the concentrations of the components of a mixture in a preferred embodiment.

Устройство определения концентраций компонентов газовой или жидкостной смеси включает герметичную измерительную камеру 1, герметичную дополнительную камеру 2 для сбора проанализированной смеси, объем 3 для анализируемой смеси и устройство 4 для подачи смеси.The device for determining the concentrations of the components of the gas or liquid mixture includes a sealed measuring chamber 1, a sealed additional chamber 2 for collecting the analyzed mixture, volume 3 for the analyzed mixture and device 4 for supplying the mixture.

Измерительная камера 1 выполнена с возможностью изолирования анализируемой смеси запирающими устройствами 5 и 6, размещенными с двух ее концов. Они могут быть выполнены в виде вентилей или заслонок. Для обеспечения ламинарного истечения смеси из измерительной камеры 1 она снабжена демпфером 7, который установлен на выходе измерительной камеры после запирающих устройств 5 и 6. Демпфер 7 может быть выполнен в виде диафрагмы, капилляров, трубок разной формы и т.п. Кроме того, измерительная камера 1 снабжена датчиком 8 давления M1 и датчиком 9 температуры Т1, выполненным, например, в виде термометра. Для обеспечения точности показаний датчика 8 давления при быстром истечении анализируемой смеси датчик 8 давления измерительной камеры 1 снабжен демпфером 10.The measuring chamber 1 is configured to isolate the analyzed mixture with locking devices 5 and 6, placed at its two ends. They can be made in the form of valves or dampers. To ensure laminar flow of the mixture from the measuring chamber 1, it is equipped with a damper 7, which is installed at the output of the measuring chamber after the locking devices 5 and 6. The damper 7 can be made in the form of a diaphragm, capillaries, tubes of various shapes, etc. In addition, the measuring chamber 1 is equipped with a pressure sensor 8 M1 and a temperature sensor 9 T1, made, for example, in the form of a thermometer. To ensure the accuracy of the readings of the pressure sensor 8 during the rapid expiration of the analyzed mixture, the pressure sensor 8 of the measuring chamber 1 is equipped with a damper 10.

Объем 3 для анализируемой смеси установлен на входе в измерительную камеру 1 и соединен с ней через устройство 4 для подачи смеси и напрямую посредством каналов закачки. В качестве устройства 4 для подачи смеси может быть выбран компрессор в случае, если анализируемая смесь газовая, и насос в случае, если анализируемая смесь жидкостная. Каналы закачки оборудованы запирающими устройствами 11, 12, которые могут быть выполнены в виде вентилей или заслонок. Объем 3 для анализируемой смеси снабжен датчиком 13 температуры Т2 и нагревателем 14.The volume 3 for the analyzed mixture is installed at the entrance to the measuring chamber 1 and connected to it through the device 4 for supplying the mixture and directly through the injection channels. As a device 4 for supplying the mixture, a compressor can be selected in case the analyzed mixture is gas, and a pump if the analyzed mixture is liquid. The injection channels are equipped with locking devices 11, 12, which can be made in the form of valves or dampers. The volume 3 for the analyzed mixture is equipped with a temperature sensor 13 T2 and a heater 14.

Дополнительная камера 2 снабжена датчиком 15 давления М2.The additional chamber 2 is equipped with a pressure sensor 15 M2.

В предпочтительном варианте выполнения устройства для автоматизации процесса измерений запирающие устройства 5, 6, 11, 12, выполненные в виде вентилей или заслонок, могут быть снабжены электроприводом. В качестве датчика 8 давления может быть использован, по крайней мере, один преобразователь давления, состоящий из измерительного блока и электронного устройства для обработки данных, а измерительная камера 1 может быть снабжена реле 16 давления. В целях обеспечения безопасности устройства измерительная камера 1 и дополнительная камера 2 могут быть снабжены стравливающими клапанами 17 и 18 соответственно.In a preferred embodiment of the device for automating the measurement process, locking devices 5, 6, 11, 12, made in the form of valves or dampers, can be equipped with an electric drive. At least one pressure transducer consisting of a measuring unit and an electronic device for processing data can be used as a pressure sensor 8, and the measuring chamber 1 can be equipped with a pressure switch 16. In order to ensure the safety of the device, the measuring chamber 1 and the additional chamber 2 can be equipped with bleed valves 17 and 18, respectively.

Для обеспечения более широких возможностей проведения измерений как на самом объекте, так и в лабораторных условиях дополнительная камера 2 может быть выполнена съемной, а объем 3 для анализируемой смеси может быть выполнен сменным.In order to provide wider possibilities of carrying out measurements both on the object itself and in laboratory conditions, the additional chamber 2 can be made removable, and the volume 3 for the analyzed mixture can be made removable.

Работа устройства заключается в определении концентраций компонентов многокомпонентной газовой или жидкостной смеси с учетом подготовленных заранее калибровочных кривых возможных компонентов путем измерения давления с помощью датчика 8 давления M1 в измерительной камере 1 при ламинарном истечении анализируемой смеси из измерительной камеры 1 в дополнительную камеру 2.The operation of the device is to determine the concentrations of the components of a multicomponent gas or liquid mixture, taking into account the prepared calibration curves of possible components by measuring pressure using a pressure sensor 8 M1 in the measuring chamber 1 with a laminar flow of the analyzed mixture from the measuring chamber 1 into the additional chamber 2.

Перед забором пробы устройство необходимо прокачать анализируемой смесью из объема 3 для анализируемой смеси, чтобы исключить влияние предыдущего измерения. Для этого включают устройство 4 для подачи смеси и открывают запирающие устройства 11 и 5, либо, при достаточном давлении смеси в объеме 3 для анализируемой смеси, открывают запирающие устройства 11, 12, 5 и смесь поступает в измерительную камеру 1 самотеком. После достижения требуемого давления в измерительной камере 1, измеряемого датчиком 8 давления M1, отключают устройство 4 для подачи смеси, закрывают запирающие устройства 11, 12, 5 и открывают запирающее устройство 6 на время прокачки. Дополнительная камера 2 нужна для сбора экологически вредных смесей.Before sampling, the device must be pumped with the analyzed mixture from volume 3 for the analyzed mixture in order to exclude the influence of the previous measurement. To do this, turn on the device 4 for supplying the mixture and open the locking devices 11 and 5, or, at a sufficient pressure of the mixture in volume 3 for the analyzed mixture, open the locking devices 11, 12, 5 and the mixture enters the measuring chamber 1 by gravity. After reaching the required pressure in the measuring chamber 1, measured by the pressure sensor 8 M1, turn off the device 4 for supplying the mixture, close the locking device 11, 12, 5 and open the locking device 6 for the pumping time. Additional chamber 2 is needed to collect environmentally harmful mixtures.

Для забора пробы многокомпонентной смеси повторяют все вышеописанные действия: включают устройство 4 для подачи смеси и открывают запирающие устройства 11 и 5, либо, при достаточном давлении смеси в объеме 3 для анализируемой смеси, открывают запирающие устройства 11, 12, 5 и смесь поступает в измерительную камеру 1 самотеком. После достижения требуемого давления в измерительной камере 1, измеряемого датчиком 8 давления M1, отключают устройство 4 для подачи смеси, закрывают запирающие устройства 11, 12, 5 и открывают запирающее устройство 6. После этого начинается процесс измерения.For sampling a multicomponent mixture, all the above steps are repeated: turn on the device 4 for feeding the mixture and open the locking devices 11 and 5, or, with sufficient mixture pressure in volume 3 for the analyzed mixture, open the locking devices 11, 12, 5 and the mixture enters the measuring chamber 1 by gravity. After reaching the required pressure in the measuring chamber 1, measured by the pressure sensor 8 M1, turn off the device 4 for supplying the mixture, close the locking device 11, 12, 5 and open the locking device 6. After that, the measurement process begins.

Благодаря демпферу 7 анализируемая смесь ламинарно истекает из измерительной камеры 1 в дополнительную камеру 2, при этом давление в измерительной камере 1 меняется. С помощью датчика 8 давления проводят несколько измерений давления в измерительной камере 1 и соответствующих им временных интервалов. Демпфер 10, установленный на входе датчика 8 давления, предотвращает пульсации показаний прибора при быстром истечении смеси, что позволяет избежать ошибок в определении концентраций компонентов смеси. Температуру измеряют датчиком 9 температуры Т1. Измерения проводят при той же температуре, при которой были получены калибровочные кривые. При необходимости смесь можно подогреть в объеме 3 с помощью нагревателя 14. Начальный перепад давления в измерительной и дополнительной камерах 1 и 2 при проведении измерений для анализируемой смеси и для калибровочных кривых одинаковый. Для контроля давления в дополнительной камере 2 используют датчик 15 давления М2. После проведения измерений запирающее устройство 6 закрывают. Результаты измерений давления обрабатывают.Thanks to the damper 7, the analyzed mixture flows laminarly from the measuring chamber 1 into the additional chamber 2, while the pressure in the measuring chamber 1 changes. Using the pressure sensor 8, several pressure measurements are taken in the measuring chamber 1 and the corresponding time intervals. The damper 10, installed at the inlet of the pressure sensor 8, prevents pulsations of the readings of the device during a rapid outflow of the mixture, which avoids errors in determining the concentrations of the components of the mixture. The temperature is measured by a temperature sensor 9 T1. The measurements are carried out at the same temperature at which the calibration curves were obtained. If necessary, the mixture can be heated in volume 3 using a heater 14. The initial pressure drop in the measuring and additional chambers 1 and 2 during measurements for the analyzed mixture and for the calibration curves is the same. To control the pressure in the additional chamber 2, an M2 pressure sensor 15 is used. After taking the measurements, the locking device 6 is closed. The pressure measurement results are processed.

В предпочтительном варианте выполнения устройства процесс закачки анализируемой смеси в измерительную камеру 1 и открытие запирающего устройства 6 происходит автоматически. При достижении нужного давления в измерительной камере 1 реле 16 давления выключает устройство 4 для подачи смеси в случае закачки смеси с его помощью, и открывает запирающее устройство 6. В случае заполнения измерительной камеры 1 «самотеком» реле 16 давления приводит в положение «закрыто» запирающие устройства 11, 12, 5 и в положение «открыто» запирающее устройство 6. Для этого запирающие устройства 5, 6, 11, 12 оборудованы электроприводом. Реле 16 давления и стравливающий клапан 17 обеспечивают заданное давление в измерительной камере 1. В случае несрабатывания реле 16 давления устройство 4 для подачи смеси будет без остановки закачивать смесь в измерительную камеру 1, и стравливающий клапан 17 сработает при чуть большем давлении, чем реле 16. Стравливающий клапан 18 необходим для создания одинаковых условий истечения смеси.In a preferred embodiment of the device, the process of pumping the analyzed mixture into the measuring chamber 1 and opening the locking device 6 is automatic. When the desired pressure is reached in the measuring chamber 1, the pressure switch 16 turns off the device 4 for supplying the mixture in case of pumping the mixture with it, and opens the locking device 6. If the measuring chamber 1 is filled by gravity, the pressure switch 16 switches the locking to the “closed” position devices 11, 12, 5 and in the "open" position, the locking device 6. For this, the locking devices 5, 6, 11, 12 are equipped with an electric drive. The pressure switch 16 and the bleed valve 17 provide a predetermined pressure in the measuring chamber 1. In the event of a failure of the pressure switch 16, the mixture supply device 4 will continuously pump the mixture into the measuring chamber 1, and the bleed valve 17 will operate at a slightly higher pressure than the relay 16. The bleed valve 18 is necessary to create the same conditions for the outflow of the mixture.

Для автоматизации процесса измерения давления в качестве датчика 8 давления может быть использован преобразователь давления, состоящий из измерительного блока и электронного устройства для обработки данных с целью получения цифрового электрического сигнала, пропорционального измеренному давлению. Кроме того, при выполнении датчика 8 давления с возможностью подсоединения к процессору 19 возможна обработка данных с помощью процессора 19, их вывод на экран и распечатка.To automate the pressure measurement process, a pressure transducer consisting of a measuring unit and an electronic device for processing data to obtain a digital electrical signal proportional to the measured pressure can be used as a pressure sensor 8. In addition, when performing the pressure sensor 8 with the possibility of connecting to the processor 19, it is possible to process data using the processor 19, their output to the screen and printout.

Построение калибровочных кривых является подготовительным этапом. Для каждого предположительного компонента смеси оно проводится единожды по описанной выше схеме.The construction of calibration curves is a preparatory step. For each putative component of the mixture, it is carried out once according to the scheme described above.

Эти измерения проводятся при той же температуре, и начальном перепаде давления в измерительной и дополнительной камерах 1, 2 соответственно, что при анализе смеси. Нагреватель 14 обеспечивает подогрев смеси в случае необходимости. В дальнейшем эти данные можно использовать для всех смесей, содержащих исследованные компоненты. Если калибровочные кривые уже есть, достаточно провести измерения давления для смеси в разные моменты времени. Далее эти данные сравниваются с калибровочными кривыми, и по методике, описанной ниже, определяются концентрации компонентов в смеси. Поскольку формулы для ламинарного течения газов и жидкостей одинаковы, методика справедлива как для газовой, так и для жидкостной смесей.These measurements are carried out at the same temperature and initial pressure drop in the measuring and additional chambers 1, 2, respectively, as in the analysis of the mixture. The heater 14 provides heating of the mixture if necessary. In the future, these data can be used for all mixtures containing the investigated components. If there are already calibration curves, it is enough to take pressure measurements for the mixture at different points in time. Further, these data are compared with calibration curves, and according to the procedure described below, the concentrations of the components in the mixture are determined. Since the formulas for the laminar flow of gases and liquids are the same, the technique is valid for both gas and liquid mixtures.

Калибровочные кривые для каждого компонента смеси отдельно предварительно получают, исходя из следующих формул:Calibration curves for each component of the mixture are separately preliminarily obtained based on the following formulas:

где р_i(t_m) - давление i-ой компоненты смеси в момент t_m, m=1…v≥n - число компонентов смеси, Т - температура смеси,where p _i (t _m ) is the pressure of the i-th component of the mixture at time t _m , m = 1 ... v≥n is the number of components of the mixture, T is the temperature of the mixture,

f_mi - калибровочный коэффициент для i-ой компоненты смеси в момент времени t_m f _mi is the calibration coefficient for the i-th component of the mixture at time t _m

P_i(t₁) - давление i-ой компоненты смеси в момент t₁ P _i (t ₁ ) is the pressure of the i-th component of the mixture at time t ₁

Общее давление в момент времени t_m рассчитывается по формуле:The total pressure at time t _{m is} calculated by the formula:

Находим решение системы уравнений (2) при p_i(t₁) i=1…n.We find a solution to the system of equations (2) with p _i (t ₁ ) i = 1 ... n.

Соответственно относительная концентрация i-ой компоненты смеси при условии одинаковой температуры всех компонентовAccordingly, the relative concentration of the i-th component of the mixture, provided that the temperature of all components is the same

Абсолютную концентрацию i-компоненты находим по формуле:The absolute concentration of the i-component is found by the formula:

где i=1…n - число компонентов смесиwhere i = 1 ... n is the number of components of the mixture

k - постоянная Больцмана,k is the Boltzmann constant,

Т - температура, К.T is the temperature, K.

При v≥n можно провести контроль точности измерений. Для учета возможного загрязнения демпфера необходимо ввести поправочный коэффициент a_mi(t,p) в выражение (1), которое примет вид:At v≥n, it is possible to control the accuracy of measurements. To account for possible damper contamination, it is necessary to introduce the correction factor a _mi (t, p) in expression (1), which will take the form:

где i=1…n, m=1…v≥nwhere i = 1 ... n, m = 1 ... v≥n

р' - давление за загрязненным демпфером.p 'is the pressure behind the contaminated damper.

При измерениях мы получаемWhen measuring, we get

где i=1…n, m=1…v≥n.where i = 1 ... n, m = 1 ... v≥n.

Абсолютную и относительную концентрацию i - компоненты при условии одинаковой температуры всех компонентов смеси можно найти по формулам (3) и (4). Степень загрязнения демпфера в момент времени t_m для тестовой смеси положим b_m0=p'₀(t_m)/p₀(t_m). Из калибровочных кривых можно найти связь a_mi=F_mi(b_m0) и после проведения измерений по формулам (3), (4) найти абсолютную и относительную концентрацию нужной компоненты смеси.The absolute and relative concentration of i - components under the condition of the same temperature of all components of the mixture can be found by formulas (3) and (4). The degree of pollution of the damper at time t _m for the test mixture is set b _m0 = p ' ₀ (t _m ) / p ₀ (t _m ). From the calibration curves, we can find the relationship a _mi = F _mi (b _m0 ) and after measuring according to formulas (3), (4), find the absolute and relative concentration of the desired component of the mixture.

Предлагаемое устройство универсально для неагрессивных компонентов смеси, компоненты которой не взаимодействуют между собой и с материалами устройства. Оно позволяет достоверно и точно производить измерения за счет обеспечения проведения измерений при ламинарном истечении анализируемой смеси под постоянным контролем давления и температуры при создании условий измерения статичного давления, а также постоянной температуры и одинакового начального перепада давления в измерительной и дополнительной камерах при проведении измерений для анализируемой смеси и для построения калибровочных. При этом устройство просто в изготовлении, что делает его надежным в эксплуатации и ремонтопригодным при выходе из строя при максимальном снижении материальных расходов, как на изготовление, так и на ремонт.The proposed device is universal for non-aggressive components of the mixture, the components of which do not interact with each other and with the materials of the device. It allows you to reliably and accurately take measurements by ensuring that measurements are taken during the laminar flow of the analyzed mixture under constant pressure and temperature control while creating conditions for measuring static pressure, as well as a constant temperature and the same initial pressure drop in the measuring and additional chambers during measurements for the analyzed mixture and to build gauge. Moreover, the device is easy to manufacture, which makes it reliable in operation and maintainable in the event of failure with the maximum reduction in material costs, both for manufacturing and repair.

Claims

1. A device for determining the concentrations of the components of a gas or liquid mixture, including a sealed additional chamber with a pressure sensor and a measuring chamber, configured to isolate the analyzed mixture with locking devices placed at its two ends, and equipped with a damper, pressure and temperature sensors, characterized in that at the entrance to the measuring chamber, a volume for the analyzed mixture is installed, connected to the measuring chamber through the device for supplying the mixture and directly through In addition, the damper is installed at the output of the measuring chamber after the locking devices, the pressure sensor of the measuring chamber is equipped with a damper, and the volume for the analyzed mixture is equipped with a temperature sensor and a heater.

2. The device according to p. 1, characterized in that the locking device is made in the form of valves or dampers.

3. The device according to p. 2, characterized in that the valves or dampers are equipped with an electric drive.

4. The device according to claim 1, characterized in that at least one pressure transducer consisting of a measuring unit and an electronic device for processing data is used as a pressure measurement sensor.

5. The device according to claim 1, characterized in that at least one thermometer is used as a temperature measurement sensor.

6. The device according to claim 1, characterized in that the additional camera is removable.

7. The device according to p. 1, characterized in that the volume for the analyzed mixture is made replaceable.

8. The device according to claim 1, characterized in that the measuring and additional chambers are equipped with bleed valves.

9. The device according to claim 1, characterized in that the measuring chamber is equipped with a pressure switch.