RU1770752C - Измеритель малого расхода газа - Google Patents

Description

1

(21)4813356/10 (22) 11.04.90 (46)23.10.92. Бюл. №39

(71)Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроени 

(72)В.А.Сабанин

(56)Патент Франции № 2029143, кл. G01 F3/00, 1970.

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ МАЛОГО РАСХОДА ГАЗА

(57)Использование: дл  измерени  утечки газов из различных уплотнительных соединений аппаратов и трубопроводов высокого давлени . Сущность изобретени : измеритель малого расхода газа содержит герметичный корпус с жидкостью, входной и выходной патрубки дл  газа, образователь меток, чувствительный элемент и вычислительное устройство. Новым в измерителе  вл етс  то, что жидкость имеет электропроводность , образователь меток выполнен в виде капилл рной трубки, один конец которой подсоединен к входному патрубку, другой помещен в жидкость и расположен под чувствительным элементом, который выполнен в виде точечного измерительного электрода, снабженного формирователем импульсов, соединенного с вычислительным устройством. Кроме того, в корпус помещена сифонна  трубка, один конец которой погружен в жидкость и расположен ниже конца чувствительного элемента, а другой конец трубки выведен из корпуса, загнут вниз и расположен выше уровн  жидкости , при этом сифонна  трубка и выходной патрубок дл  газа снабжены запорными вентил ми. 1 ил.

со

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  утечки газа из различных уплотнительных соединений аппаратов и трубопроводов высокого давлени , в газовых хроматографах, дл  контрол  герметичности различных химических аппаратов и в других отрасл х промышленности.

Известны расходомеры, нижний предел измерени  которых начинаетс  не более чем с 0,2 мл/мин.

Известен расходомер, в котором измер емый газ подаетс  через трубку, внутри которой аксиально расположен электрод, трубка и электрод погружены в электропроводную жидкость. Га.з, проход  по трубке и выход  в виде пузырьков, периодически

размыкает электрическую цепь, в которую входит электрод и счетчик.

Известные расходомеры не позвол ют измерить расход в диапазоне 0,0001-0,2000 см3/с с достаточной точностью

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в измерителе малого расхода газа, содержащем корпус с электропроводной жидкостью , трубку дл  подачи газа, измерительный и опорный электроды и вычислительное устройство. Измерительный электрод выполнен в виде точечного электрода , а трубка дл  подачи газа выполнена в виде тонкого капилл ра длиной не менее 400 ее внутренних диаметров, при этом выходной конец трубки расположен под измеXJ J

О

VJ

СЛ Ю

рительным электродом на рассто нии 20-40 ее внутренних диаметров.

На чертеже схематично показан общий вид измерител  в разрезе и корпус, заполненный электропроводной жидкостью до рабочего уровн .

Измеритель малого расхода газа имеет герметичный корпус 1, стенки которого выполнены прозрачными, например, из органического стекла, а крышка 2 и днище 3-из электропроводного материала. В рабочую полость корпуса 1 помещен чувствительный элемент, закрепленный в крышке2 и выполненный в виде точечного измерительного электрода 4, который изолирован от крышки 2 корпуса 1 стекл нной оболочкой 5. Корпус снабжен входным патрубком 6 дл  ввода газа, подключенным к источнику измер емого расхода (на чертеже не показан). В патрубок 6 вмонтирована капилл рна  трубка 7 длиной не менее 400 внутренних диаметров капилл ра. Конец трубки 7 загнут кверху и расположен под электродом 4 на одной вертикальной оси с ним на рассто нии 20-40 ее внутри диаметров.

Внутрь корпуса 1 залита электропроводна  жидкость 8, рабочий.уровень которой расположен выше точечного электрода 4. На крышке 2 корпуса 1 установлен патрубок 9 дл  выхода газа и металлическа  си- фонна  трубка 10, один конец которой 11 размещен внутри корпуса 1 ниже рабочего конца электрода 4, а другой ее конец 12 выведен наружу, загнут вниз и расположен выше рабочего уровн  жидкости 8. Патрубок 9 и сифонна  трубка 10 снабжены запорными вентил ми 13 и 14. Выходной конец 15 электрода 4 соединен проводником 16 с формирователем импульсов 17, который в свою очередь соединен с вычислительным устройством 18. Крышка 2 электрически соединена с формирователем импульсов 17 проводником 19. Так как между электропроводной жидкостью 8, металлической сифонной трубкой 10 и крышкой 2 имеетс  электрическа  св зь, то металлическа  сифонна  трубка 10 используетс  в качестве опорного электрода, заземл ющего жидкость 8. Газовые пузырьки 20 выход т из к пилл рной трубки 7 и патрубка 9.

Газ поступает из источника расхода в капилл рную трубку 7 через входной патрубок 6. Благодар  малому диаметру капилл рной трубки 7 и наличию столба жидкости 8, одиночные пузырьки 20 выход т из труб- ки 6 с определенными интервалами времени , то есть с определенной частотой. Всплыва  в жидкости 8, газовые пузырьки 20 накалываютс  на рабочий конец электрода 4. В момент, когда конец электрода 4

попадает внутрь пузырька, то электрическа  цепь, состо ща  из опорного электрода (сифонной трубки 10), жидкости 8 и измерительного электрода 4 размыкаетс  и формирователь импульсов 17 выдает на выходе сигналы в виде импульсов напр жени , которые обрабатываютс  в вычислительном устройстве 18. Число получаемых импульсов соответствует числу формируемых капилл рной трубкой 7 газовых пузырьков 20. Обьем пузырьков зависит от геометрических размеров капилл рного канала 7 в трубке 6, свойств жидкости 8 и от частоты выхода пузырьков газа 20.

При заданных геометрических размерах капилл ра 7 (длина I, внутренний диаметр dk 0,2 мм, соотношение I : dk 400 и свойствах жидкости 8 и при получении оди - ночных пузырей 20 их объем имеет минимальный размер и увеличиваетс  по линейному закону с увеличением частоты образовани  пузырей.

Расход газа определ етс  по зависимости

Q V0 f + К Г,

(1)

где Vj - объем пузырька при измер емой частоте, мм3;

К - коэффициент,

f - частота образовани  пузырей, с ,

Vo - минимальный объем одиночного пузыр , мм3.

Градуировка и оперативна  поверка измерител  осуществл етс  следующим образом .

Вентиль 13 выходного патрубка 9 закрываетс , измер емый газ скапливаетс  над уровнем жидкости 8 и через сифон 10 выдавливаетс  жидкость 8. Через 10-15 секунд после установлени  переходного процесса одновременно за некоторое врем  подсчитывают число пузырьков газа 20 и массу капель жидкости 8, вытесненной из корпуса 1 измерител . Дл  подсчета массы жидкости 8 ее собирают в емкость и взвешивают на аналитических весах. По массе и плотности жидкости 8 рассчитывают объем газа и его расход.

Дл  перехода от режима градуировки к режиму измерени , вентиль 13 открывают и жидкость перестает выдавливатьс  из сифона 10, а вытесненную при градуировке жидкости возвращают обратно.

На общую погрешность измерений оказывают вли ние температура, атмосферное давление, силы поверхностного нат жени  и в зкость жидкости.

Погрешность от вли ни  температуры незначительна, т.к. при малом расходе газа (0,0001-0,2000 см3/с и при диаметре пузырь- 0,5-2,0 мм температура газа принимает

температуру жидкости и составл ет пои колебании температуры жидкости ± 5°С не бо лее 0,5%.

Погрешность от атмосферного давлени  не превышает погрешности барометра. Погрешность от вли ни  сил поверхностного нат жени  и в зкости при наличии стандартного водного раствора соли 1 грамм на литр не превышает 0,7%.

Все перечисленные погрешности учитываютс  в параметрах V0 и К формулы (1) при оперативной поверке.

Нестабильность частоты образовани  пузырей при градуировке не превышает 1,5%, что приводит к погрешности измерени  расхода не более 2%.

Преимущества предлагаемого измерител  расхода газа: нижний предел измерени  не более 0,0001 см /с; верхний предел

измерени  не менее 0,2000 см /с; измеритель может быть использован в промышленных и лабораторных услови х; простота в эксплуатации и поверки.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и  

Измеритель малого расхода газа, содержащий корпус с электропроводной жидкостью , трубку дл  подачи газа, измерительный и опорный электроды и вы0 числительное устройство, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, измерительный электрод выполнен в виде точечного электрода, а трубка дл  подачи газа выполнена в виде тонкого

5 капилл ра, длиной не менее 400 ее внутренних диаметров, при этом выходной конец трубки расположен под измерительным электродом на рассто нии 20-40 ее внутренних диаметров.

16