RU2399043C1 - Vapour-gas mixture source - Google Patents
Vapour-gas mixture source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399043C1 RU2399043C1 RU2009129643/28A RU2009129643A RU2399043C1 RU 2399043 C1 RU2399043 C1 RU 2399043C1 RU 2009129643/28 A RU2009129643/28 A RU 2009129643/28A RU 2009129643 A RU2009129643 A RU 2009129643A RU 2399043 C1 RU2399043 C1 RU 2399043C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working fluid
- mixer
- substance
- tube
- diffusion
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а именно к метрологическому обеспечению приборов газового анализа. При градуировке таких приборов используются паровоздушные или парогазовые смеси, находящиеся в баллонах при высоком давлении. Такие смеси дороги, и транспортировка их жестко регламентирована. Кроме того, для многих компонентов смеси имеют ограниченный срок хранения. Потому в ряде случаев применяются устройства, в которых происходит приготовление смеси.The invention relates to the field of analytical instrumentation, namely to the metrological support of gas analysis devices. When calibrating such devices, steam-air or vapor-gas mixtures are used, which are in high-pressure cylinders. Such mixtures are expensive, and their transportation is strictly regulated. In addition, for many components of the mixture have a limited shelf life. Therefore, in some cases, devices are used in which the mixture is prepared.
В частности, получили распространение устройства, основанные на диффузии паров веществ, находящихся при нормальных условиях в виде жидкостей, в поток газа-разбавителя.In particular, devices based on the diffusion of vapors of substances under normal conditions in the form of liquids into a diluent gas stream have gained distribution.
Известно устройство, содержащее смеситель со штуцерами для подвода газа и отвода парогазовой смеси, диффузионную трубку, частично заполненную рабочей жидкостью, верхний конец которой находится внутри смесителя. [Автоматизация химических производств, М., ОКБА 1979, с.151, рис.2]. Заполнение диффузионной трубки рабочей жидкостью производится через отверстие в верхней части смесителя, закрываемое пробкой. Газ (воздух) подается через один из штуцеров в смеситель, насыщается там парами рабочей жидкости, поступающими из диффузионной трубки, и выводится через другой штуцер. Для вычисления концентрации рабочего вещества в потоке выводимого воздуха (газа) необходимо знать расход газа (воздуха) и массу рабочей жидкости, испаряемой в единицу времени. Определение убыли массы можно производить по изменению уровня жидкости в диффузионной трубке либо по результатам периодического взвешивания устройства.A device is known comprising a mixer with fittings for supplying gas and discharging a gas-vapor mixture, a diffusion tube partially filled with a working fluid, the upper end of which is located inside the mixer. [Automation of chemical production, M., OKBA 1979, p. 151, Fig. 2]. The diffusion tube is filled with working fluid through a hole in the upper part of the mixer, which is closed by a stopper. Gas (air) is supplied through one of the fittings to the mixer, saturated there with vapor of the working fluid coming from the diffusion tube, and is discharged through the other fitting. To calculate the concentration of the working substance in the flow of exhaust air (gas), it is necessary to know the gas (air) flow rate and the mass of the working fluid evaporated per unit time. The determination of mass loss can be made by changing the liquid level in the diffusion tube or by the results of periodic weighing of the device.
Недостаток известного устройства состоит в том, что заполнение диффузионной ячейки через смеситель выводит систему из равновесия и требуется некоторое время для приведения ее в стационарное состояние, причем продолжительность этого промежутка необходимо определять эмпирическим путем.A disadvantage of the known device is that filling the diffusion cell through the mixer takes the system out of balance and it takes some time to bring it into a stationary state, and the duration of this gap must be determined empirically.
В известном устройстве при определении концентрации рабочего вещества по изменению уровня необходимо, чтобы диаметр диффузионной трубки был как можно меньше. Однако, чем меньше диаметр, тем больше падает концентрация рабочего вещества в смеси из-за увеличения диффузионной длины, что делает невозможным поддержание постоянной концентрации.In the known device, when determining the concentration of the working substance by changing the level, it is necessary that the diameter of the diffusion tube be as small as possible. However, the smaller the diameter, the more the concentration of the working substance in the mixture decreases due to the increase in diffusion length, which makes it impossible to maintain a constant concentration.
Периодическое взвешивание устройства, требующее отсоединения устройства от градуируемого прибора, на практике очень неудобно.Periodic weighing of the device, which requires disconnecting the device from the calibrated device, is very inconvenient in practice.
Кроме того, точность рассчитанной на основании таких измерений концентрации весьма невелика.In addition, the accuracy of the concentration calculated on the basis of such measurements is very low.
Поэтому практическое использование известного устройства встречает значительные трудности. Расчет концентрации на основе использования уравнений диффузии также не дает необходимой точности и практически не используется.Therefore, the practical use of the known device meets significant difficulties. The calculation of the concentration based on the use of diffusion equations also does not provide the necessary accuracy and is practically not used.
Наиболее близким к заявляемому является устройство, содержащее смеситель со штуцерами для подвода газа и отвода парогазовой смеси, диффузионную трубку, частично заполненную рабочей жидкостью, верхний конец которой находится внутри смесителя, трубку для заполнения диффузионной трубки жидкостью [см. там же, с.152, рис.4].Closest to the claimed is a device containing a mixer with fittings for supplying gas and exhaust gas mixture, a diffusion tube partially filled with a working fluid, the upper end of which is inside the mixer, a tube for filling the diffusion tube with liquid [see ibid., p. 152, Fig. 4].
Хотя в известном устройстве проблема заполнения диффузионной ячейки решена, недостаток, связанный с тем, что диффузионный поток пара из диффузионной трубки изменяется во времени, поскольку в процессе работы происходит понижение уровня жидкости в диффузионной трубке, по-прежнему имеет место. Другими словами, обеспечить постоянный поток можно только в течение короткого промежутка времени, когда снижение уровня жидкости вследствие испарения пренебрежимо мало по сравнению с общей длиной незаполненной части диффузионной трубки. Этого времени может быть недостаточно для градуировки.Although in the known device the problem of filling the diffusion cell is solved, the disadvantage associated with the fact that the diffusion vapor flow from the diffusion tube changes over time, since during the operation the liquid level in the diffusion tube decreases, there still occurs. In other words, a constant flow can be ensured only for a short period of time when the decrease in liquid level due to evaporation is negligible compared to the total length of the unfilled part of the diffusion tube. This time may not be enough for graduation.
Задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить постоянство потока паров рабочего вещества из диффузионной трубки в смеситель.The objective of the invention is to ensure a constant flow of vapor of the working substance from the diffusion tube into the mixer.
Решение указанной задачи обеспечивается тем, что предложен источник парогазовых смесей, содержащий смеситель, имеющий штуцеры для подвода газа и вывода парогазовой смеси, частично заполненную рабочим веществом в жидком состоянии диффузионную трубку, верхняя часть которой помещена внутри смесителя, вспомогательную трубку, соединенную с диффузионной трубкой и предназначенную для заполнения диффузионной трубки жидкостью, в которой согласно изобретению часть диффузионной трубки заполнена веществом, удерживающим рабочую жидкость, причем уровень рабочей жидкости во вспомогательной трубке находится ниже верхнего уровня вещества, удерживающего рабочую жидкость в диффузионной трубке.The solution to this problem is provided by the fact that a source of vapor-gas mixtures is proposed, comprising a mixer having fittings for supplying gas and discharging a vapor-gas mixture, partially diffused by a working substance in a liquid state, a diffusion tube, the upper part of which is placed inside the mixer, an auxiliary tube connected to the diffusion tube and designed to fill the diffusion tube with a liquid, in which according to the invention a part of the diffusion tube is filled with a substance that holds the working fluid, meters fluid level in the auxiliary tube is below the upper level of the substance, retaining a working fluid in a diffusion tube.
Другим отличием источника является то, что площадь сечения диффузионной трубки составляет от одной до ста площадей сечения вспомогательной трубки.Another difference of the source is that the cross-sectional area of the diffusion tube is from one to one hundred cross-sectional areas of the auxiliary tube.
В числе отличий источника следует отметить то, что смеситель имеет дополнительный штуцер для подвода или отвода газа, соединенный или с побудителем расхода газа или с баллоном, содержащим сжатый газ или смесь газов.Among the differences of the source, it should be noted that the mixer has an additional fitting for supplying or discharging gas, connected either to a gas flow inducer or to a cylinder containing compressed gas or a mixture of gases.
Другим отличием источника является то, что смеситель имеет второй дополнительный штуцер, соединенный с верхней частью вспомогательной трубки.Another difference of the source is that the mixer has a second additional fitting connected to the upper part of the auxiliary tube.
Еще одним дополнительным отличием источника является то, что смеситель имеет два дополнительных штуцера для подключения к входу и выходу газоанализатора, контролирующего концентрацию паров в смесителе.Another additional difference of the source is that the mixer has two additional fittings for connecting to the input and output of the gas analyzer, which controls the concentration of vapors in the mixer.
Дополнительным отличием источника является то, что в качестве вещества, удерживающего жидкость, использован сыпучий гранулированный материал.An additional difference of the source is that granular granular material is used as a liquid retaining substance.
В числе отличий источника следует отметить, что в качестве вещества, удерживающего жидкость, использован песок.Among the differences of the source, it should be noted that sand was used as the substance holding the liquid.
Еще одним отличием источника является то, что в качестве вещества, удерживающего жидкость, использована пористая структура (прессованный или спеченный гранулированный материал), например металлокерамика.Another difference of the source is that a porous structure (pressed or sintered granular material), for example, cermet, is used as a liquid retaining substance.
В предпочтительном варианте выполнения источника в качестве вещества, удерживающего жидкость, использован гранулированный материал с размером гранул от 10 до 1000 мкм.In a preferred embodiment of the source, a granular material with a granule size of 10 to 1000 microns is used as the fluid holding substance.
Другим отличием источника является то, что он помещен в термостат.Another difference of the source is that it is placed in a thermostat.
Еще одним отличием источника является то, что в смеситель введен вентилятор.Another difference of the source is that a fan is introduced into the mixer.
Технический результат, достигаемый в изобретении, состоит в том, что благодаря отмеченным выше особенностям выполнения источника в нем обеспечивается постоянство диффузионного потока паров рабочей жидкости из диффузионной трубки в смеситель. Следствием этого является повышение точности поддержания концентрации паров в парогазовой смеси и поддержание постоянства концентрации в течение длительного времени.The technical result achieved in the invention is that due to the above-mentioned features of the source, it ensures the constancy of the diffusion flow of vapor of the working fluid from the diffusion tube into the mixer. The consequence of this is to increase the accuracy of maintaining the vapor concentration in the gas-vapor mixture and maintaining a constant concentration for a long time.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На Фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого источника парогазовых смесей (упрощенный вариант). На Фиг.2 изображена схема выполнения предпочтительного варианта источника.Figure 1 shows a schematic diagram of the proposed source of gas-vapor mixtures (simplified version). Figure 2 shows a diagram of a preferred embodiment of the source.
Устройство содержит смеситель 1, выполненный из вещества с низкими сорбционными свойствами, например фторопласта, и представляющий собой цилиндрическую емкость, в дне которой герметично закреплена диффузионная трубка 2, выполненная из кварцевого стекла и частично заполненная веществом 3, например песком, удерживающим рабочую жидкость 4. Один объем песка может удерживать до 30% объема таких жидкостей, как вода, гексан, ацетон и др. На нижней части диффузионной трубки 2 имеется штуцер 5, на который надета соединительная трубка 6, соединяющая диффузионную трубку 2 с вспомогательной трубкой 7. В нижней части диффузионной трубки 2 размещена проницаемая для рабочей жидкости пробка 8, выполненная, например, из технической ваты и фиксирующая песок в диффузионной трубке 2. Диаметр диффузионной трубки не может быть меньше диаметра вспомогательной трубки, и отношение сечения диффузионной трубки к сечению вспомогательной трубки лежит в пределах от 1 до 100. Рабочая жидкость 4 заполняет соединительную трубку 6 и часть вспомогательной трубки 7. Уровень 9 рабочей жидкости 4 во вспомогательной трубке 7 находится ниже верхнего уровня 11 вещества 3, удерживающего рабочую жидкость 4 в диффузионной трубке 2. Смеситель 1 снабжен штуцером 12 для ввода газа (воздуха) и штуцером 13 для вывода парогазовой смеси и подачи ее к объекту (прибору газового анализа). Отбор парогазовой смеси производится с помощью побудителя 14 расхода, установленного на выходе штуцера 13. Для измерения расхода парогазовой смеси устанавливается также измеритель расхода (не показан). Класс точности измерителя расхода должен быть высоким для точного определения концентрации рабочего вещества в смеси. Смеситель 1 снабжен также дополнительным штуцером 15, соединенным с дополнительным побудителем 16 расхода, питаемым от регулируемого источника питания 17 и выполняющим функции регулирования концентрации паров рабочей жидкости в смеси. На выходе дополнительного побудителя 16 расхода установлен измеритель расхода (не показан)The device comprises a
Смеситель 1 имеет также два дополнительных штуцера 18, которые могут использоваться для подключения входа и выхода газоанализатора, предназначенного для контроля концентрации пара в смесителе 1 и имеющего встроенный побудитель расхода. На смесителе 1 закреплен также микровентилятор 19, рабочие лопасти 20 которого находятся внутри смесителя 1, предназначен для создания однородной концентрации паров рабочей жидкости 4. Смеситель 1 и вспомогательная трубка 7 установлены в термостате 21 (показан штриховой линией).The
Работа предлагаемого устройства происходит в несколько этапов. Ниже приведено описание работы устройства применительно к созданию паровоздушной смеси.The work of the proposed device occurs in several stages. The following is a description of the operation of the device in relation to the creation of a vapor-air mixture.
Этап 1 - заливка рабочей жидкости. Для этого через верхнюю часть вспомогательной трубки 7 с помощью шприца заливается рабочая жидкость 4. В процессе заливки и после нее происходит впитывание веществом 3 рабочей жидкости 4. Этот процесс может занимать несколько минут. Уровень 9 рабочей жидкости 4 во вспомогательной трубке 7 должен быть ниже верхнего уровня 11 вещества 3, впитывающего рабочую жидкость 4. Если уровень 9 рабочей жидкости 4 будет выше верхнего уровня 11 вещества, устройство будет работать ненадлежащим образом.Stage 1 - filling the working fluid. To do this, through the upper part of the
Этап 2 - выход на рабочий режим. На этом этапе включается побудитель 14 расхода в линии выходной парогазовой смеси. Пары рабочей жидкости, диффундирующие по незаполненному участку диффузионной трубки 2, поступают в смеситель 1, где смешиваются с очищенным воздухом, поступающим через штуцер 12, и выводятся через штуцер 13 для вывода парогазовой смеси. При этом измеряется величина расхода смеси. Время установления стабильной концентрации обычно не превышает 30 мин. Для более точного определения момента установления стабильной концентрации внутри смесителя 1 и в потоке смеси, выводимой через штуцер 13, можно использовать газоанализатор с встроенным побудителем расхода, подключаемый к дополнительным штуцерам 18. В качестве такого газоанализатора можно использовать, например, фотоионизационный газоанализатор. Установление стабильных показаний газоанализатора свидетельствует о стабилизации концентрации внутри смесителя 1 и, следовательно, в потоке парогазовой смеси, выводимой через штуцер 13.Stage 2 - exit to operating mode. At this stage, the
Регулирование концентрации производится с помощью дополнительного побудителя 16 расхода, при этом руководствуются показаниями газоанализатора. Для обеспечения однородности концентрации паров рабочей жидкости 4 используется вентилятор 19, рабочие лопасти 20 которого находятся внутри смесителя 1.Regulation of the concentration is carried out using an
Этап 3 - определение концентрации паров рабочей жидкости 4. На этом этапе фиксируется положение уровня 9 рабочей жидкости 4 в вспомогательной трубке с помощью точного измерительного прибора, например лазерного микрометра. По истечении некоторого промежутка времени фиксируется новое положение уровня 10 рабочей жидкости. Для более точного определения уровня рабочая жидкость может быть подкрашена с помощью добавки красителя, к которому градуируемый газоанализатор не имеет чувствительности. Концентрация паров рабочей жидкости в потоке парогазовой смеси определяется по формуле:Stage 3 - determination of the concentration of vapor of the working
, ,
где S - площадь поперечного сечения вспомогательной трубки 7, Δh - разница уровней рабочей жидкости при первом и втором измерениях, Δt - промежуток времени между первым и вторым измерениями; q - расход паровоздушной смеси, ρ - плотность рабочей жидкости.where S is the cross-sectional area of the
Две особенности характеризуют работу заявляемого устройства.Two features characterize the operation of the claimed device.
Первой особенностью является то, что уровень рабочей жидкости 4 в диффузионной трубке 2 всегда совпадает с верхним уровнем вещества 3 (если вспомогательная трубка 7 заполнена рабочей жидкостью 4 и ее уровень ниже верхнего уровня 11 вещества 3). По мере испарения рабочей жидкости 4 происходит подъем рабочей жидкости 4 к верхнему уровню под действием капиллярных сил. Таким образом, граница фронта испарения не перемещается в пространстве и длина незаполненной части трубки остается постоянной, что обеспечивает постоянство потока в течение всего процесса работы. Убыль рабочей жидкости 4 происходит только за счет понижения уровня 9 рабочей жидкости 4 во вспомогательной трубке 7, а уровень рабочей жидкости в диффузионной трубке 2 остается постоянным. Это означает, что рабочая жидкость не подчиняется правилам, действующим в сообщающихся сосудах. Уровень 9 рабочей жидкости 4 должен быть ниже верхнего уровня 11 вещества, иначе диффузионная и вспомогательная трубки начинают работать как сообщающиеся сосуды с одинаковым понижением уровня жидкости, подобно тому, что имеет место в известных устройствах.The first feature is that the level of the working
Вторая особенность состоит в том, что благодаря неизменности положения верхнего уровня рабочей жидкости 4 в диффузионной трубке 2 увеличивается скорость понижения уровня 9 рабочей жидкости 4 во вспомогательной трубке 7. Чем больше отношение сечения диффузионной трубки к сечению вспомогательной трубки, тем больше эта скорость, что обеспечивает большую точность измерений.The second feature is that due to the invariance of the position of the upper level of the working
Изображенный на Фиг.2 вариант выполнения отличается от варианта выполнения источника на Фиг.1 тем, что смеситель 1 имеет дополнительный штуцер 22, соединенный с вспомогательной трубкой 7 посредством гибкой трубки 23 для выравнивания давления в смесителе 1 и вспомогательной трубке 7.The embodiment shown in FIG. 2 differs from the embodiment of the source in FIG. 1 in that the
Особенностью работы этого варианта выполнения источника является то, что при заливке рабочей жидкости во вспомогательную трубку 7 (этап 1 работы) трубку 23 снимают с верхнего конца вспомогательной трубки 7. После заливки (или доливки) рабочей жидкости верхнюю часть вспомогательной трубки 7 соединяют с помощью трубки 23 со штуцером 22. Это обеспечивает выравнивание давлений в смесителе 1 и вспомогательной трубке 7 и повышает точность измерения разницы уровней 9 и 10 во вспомогательной трубке 7.A feature of the operation of this source embodiment is that when pouring the working fluid into the auxiliary tube 7 (operation step 1), the
При всех вариантах выполнения источника парогазовых смесей повышается точность поддержания концентрации выводимой из источника парогазовой смеси в течение длительного времени.With all variants of the source of gas-vapor mixtures, the accuracy of maintaining the concentration of the gas-vapor mixture removed from the source for a long time increases.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009129643/28A RU2399043C1 (en) | 2009-08-04 | 2009-08-04 | Vapour-gas mixture source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009129643/28A RU2399043C1 (en) | 2009-08-04 | 2009-08-04 | Vapour-gas mixture source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2399043C1 true RU2399043C1 (en) | 2010-09-10 |
Family
ID=42800602
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009129643/28A RU2399043C1 (en) | 2009-08-04 | 2009-08-04 | Vapour-gas mixture source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2399043C1 (en) |
-
2009
- 2009-08-04 RU RU2009129643/28A patent/RU2399043C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Автоматизация химических производств. - М.: ОКБА, с.151, 152, рис.1, 4, 1979. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bissig et al. | Primary standards for measuring flow rates from 100 nl/min to 1 ml/min–gravimetric principle | |
CN101038245B (en) | Device and method for preparing calibrating gas | |
RU2399043C1 (en) | Vapour-gas mixture source | |
US4849174A (en) | Gas generating device | |
CN108195950A (en) | The dilution error detection device and its detection method of calibrating gas dilution device based on gas chromatograph | |
RU2310825C1 (en) | Method for preparation of steam-gas mixtures for calibration of gas analyzers | |
DK3097408T3 (en) | FLOW MEASURING SYSTEM AND PROCEDURE FOR DETERMINING AT LEAST ONE PROPERTY OF A MEDIUM | |
JP5364957B2 (en) | Trace moisture generator and standard gas generator | |
KR20230125043A (en) | Apparatus and method for continuously testing the gas permeability coefficient of unsaturated soil under varying suction power | |
RU63538U1 (en) | DEVICE FOR CHECKING THE OPERATING EQUIPMENT OF THE CONTROL OF POISONERS | |
RU2319943C1 (en) | Device for generating flow of vapor-gas mixture having preset concentration of vapor | |
RU82335U1 (en) | UNIVERSAL DEVICE FOR TESTING GAS-ANALYTICAL INSTRUMENTS AT THE PLACES OF THEIR INSTALLATION IN THE WORKING AREA OF OBJECTS FOR CARE | |
RU2333480C1 (en) | Tester for toxic gas control analytical instruments | |
RU63540U1 (en) | DEVICE FOR CHECKING THE OPERATION OF GAS SIGNALS | |
JP2011069801A (en) | Measuring device of amount of bubble within liquid by measurement of volume change rate | |
RU2468363C1 (en) | Flow chromatograph | |
US20040240312A1 (en) | Method and device for mixing gases | |
RU2243536C1 (en) | Method of determining gas concentration in liquid | |
RU2333479C1 (en) | Device for verification of gas indicator performance | |
CN207318451U (en) | The gas sensor calibration frock that supper-fast can be taken a breath completely | |
Jin et al. | Bubble counter based on photoelectric technique for leakage detection of cryogenic valves | |
RU2148822C1 (en) | Device preparing calibration gas and vapor mixture | |
SU336563A1 (en) | METHOD OF CREATING MICROCONCENTRATION OF FLUID VAPORS IN A GAS FLOW | |
RU41151U1 (en) | GENERATOR OF ALCOHOL-AIR MIXTURES | |
RU67260U1 (en) | COMBINED CAPILLARY DISPENSER OF STEAM-GAS MIXTURES |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160805 |