RU2568678C2 - Способ определения наличия взвешенной влаги в жидких углеводородах - Google Patents
Способ определения наличия взвешенной влаги в жидких углеводородах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568678C2 RU2568678C2 RU2014104206/07A RU2014104206A RU2568678C2 RU 2568678 C2 RU2568678 C2 RU 2568678C2 RU 2014104206/07 A RU2014104206/07 A RU 2014104206/07A RU 2014104206 A RU2014104206 A RU 2014104206A RU 2568678 C2 RU2568678 C2 RU 2568678C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- moisture
- losses
- electromagnetic field
- suspended
- fixed temperature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Заявленное изобретение относится к способу определения влажности жидких углеводородов и может найти применение в нефтехимической промышленности, лабораторной практике для контроля качества горюче-смазочных материалов, в частности для экспресс-контроля качества авиационного керосина. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и уменьшение трудоемкости определения взвешенной влаги в жидком углеводороде. Способ основан на помещении исследуемого углеводорода в сверхвысокочастотное электромагнитное поле и измерении потерь на фиксированной температуре t1, дополнительно после измерений на t1 нагревают исследуемый углеводород в закрытой пробе, далее измеряют в нем потери сверхвысокочастотного электромагнитного поля на второй фиксированной температуре t2, причем t1<t2, при этом фиксированную температуру t1 выбирают не выше 0°C, т.е. t1≤0°C, а разность температур t2-t1 должна быть не менее 50°C, т.е. t2-t1≥50°C, после чего по изменению потерь сверхвысокочастотного электромагнитного поля судят о наличии взвешенной эмульсионной влаги, которая переходит в растворенное состояние. 4 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к способам определения влажности жидких углеводородов. Оно может найти применение в нефтехимической промышленности, лабораторной практике для контроля качества горюче-смазочных материалов, в частности для экспресс-контроля качества авиационного керосина.
Известен резонаторный способ определения объемной концентрации влажности (см. Берлинер М.А. Измерение влажности. - М.: Энергия, 1973). При этом способе исследуемая жидкость помещается в кювету, находящуюся в полости цилиндрического объемного резонатора (ЦОР). Кювета выполняется в виде цилиндра или диска и устанавливается вдоль или перпендикулярно соответственно продольной оси объемного резонатора. Затем возбуждают электромагнитное поле (ЭМП) типа H011, измеряют нагруженную добротность. Выходной величиной первичного измерительного преобразователя (ПИП) служит вызванное введением исследуемого материала изменение добротности резонатора ΔQ=Q-Q0 (Q - нагруженная; Q0 - ненагруженная добротность ОР). Недостатком способа является невозможность определения взвешенной влаги (мельчайшие капельки воды) по причине того, что изменение влагосодержания может быть вызвано не только наличием взвешенной влаги, но и наличием, например, антиобледенительной присадки (за счет наличия растворенной влаги в присадке), а также может быть вызвано изменением марки топлива (объемное процентное содержание естественной растворенной влаги зависит от марки топлива - керосина, бензина, дизельного топлива и т.д.).
За прототип принят способ (RU 2306552 С1 от 20.09.2007 г.). В данном способе исследуемый жидкий углеводород помещают в электромагнитное поле (например, в поле колебания H011 ЦОР), добавляют антиобледенительную присадку - моноэтиловый эфир этиленгликоля (жидкость "И"), измеряют СВЧ-потери в исследуемом объеме при температуре t1, при той же температуре t1 и по истечении не менее 20 минут вновь измеряют потери, по изменению СВЧ-потерь судят о наличии взвешенной влаги.
Недостатком прототипа является недостаточная чувствительность и трудоемкость измерения.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение чувствительности и уменьшение трудоемкости определения взвешенной влаги в жидком углеводороде.
Данный технический результат достигается тем, что в способе определения наличия взвешенной влаги в жидких углеводородах, основанном на помещении исследуемого углеводорода в сверхвысокочастотное электромагнитное поле и измерении потерь на фиксированной температуре t1, дополнительно после измерений на t1 нагревают исследуемый углеводород в закрытой пробе, далее измеряют в нем потери сверхвысокочастотного электромагнитного поля на второй фиксированной температуре t2, причем
t1<t2,
при этом фиксированную температуру t1 выбирают не выше 0°C
t1≤0°C,
а разность температур t2-t1 должна быть не менее 50°C
t2-t1≥50°C,
по изменению потерь сверхвысокочастотного электромагнитного поля судят о наличии взвешенной влаги.
На Фиг.1 представлена лабораторная установка на основе цилиндрического объемного резонатора, на Фиг.2 - фотографии лабораторной установки, на Фиг.3 - исследования СВЧ-потерь в авиационном керосине ТС-1 с естественной растворенной и эмульсионной влагой при различных температурах в закрытых пробах, на фиг.4 - деформация силовых линий электростатического поля в диэлектрическом шарике.
Суть предлагаемого способа иллюстрирует эксперимент с использованием лабораторной установки на основе цилиндрического объемного резонатора (Фиг.1, 2). В эксперименте исследовались СВЧ- потери в жидком углеводороде, содержащем взвешенную (эмульсионную) влагу (в виде мельчайших капель) и естественную растворенную влагу.
Трубопровод изготовлен из пластика, толщина стенки Δ=0,001 м. Внутренняя часть ЦОР посеребрена и отполирована.
СВЧ-потери в исследуемой среде определялись по изменению нагруженной добротности Qн (полосы пропускания системы Δfnn) резонатора
где f0 - частота резонанса (в эксперименте равна 2738 МГц).
Использовалась следующая методика измерения полосы пропускания системы. Определялся резонанс колебания H011. Максимальное отношение (при резонансе) устанавливалось в пределах (120-130 мкА). Полоса пропускания отыскивалась по уровню половинной мощности (60-65 мкА) показаний микроамперметра. Один оператор производил отсчет начала и конца перестройки частоты генератора и осуществлял саму ее перестройку. Ручка «частота» при измерении Δfnn вращалась во всех измерениях только по часовой стрелке, скорость перемещения стрелки равнялась примерно 20 делений мкА за 5 секунд. Второй оператор производил точный отсчет граничных частот полосы пропускания. Количество измерений 10. Доверительная вероятностью измерений Pдов=0,80.
Парциальная добротность Qпар, вызванная потерями в среде, определялась следующим образом. Определялась добротность Q0 резонатора с пустым трубопроводом. Из эксперимента
Далее определялась нагруженная добротность QН резонатора. Парциальная добротность Qпар определялась по следующей формуле:
На Фиг.3 представлены исследования СВЧ-потерь в авиационном керосине ТС-1 с естественной растворенной и эмульсионной влагой при различных температурах в закрытых пробах. Эмульсия готовилась путем диспергирования (с помощью блендера в режиме с 13000 об/мин) керосина с заданным количеством воды.
СВЧ-потери в авиационном керосине ТС-1 с и без эмульсионной влаги (в эксперименте 0.02% объемной доли) при температуре 0°C отличаются не более 8%. Это объясняется слабым влиянием эмульсионной влаги на общие СВЧ-потери в керосине (см. Кугушев A.M., Голубев Н.С. Основы радиоэлектроники. - М.: Энергия. 1969. С.372-373). В объеме диэлектрического шарика электрическое поле деформируется из-за граничных условий (Фиг.4). Напряженность электрического поля внутри шарика E2 связана с невозмущенной напряженностью электрического поля вне шарика E1 следующим выражением:
где εж - относительная диэлектрическая проницаемость жидкого углеводорода;
- относительная диэлектрическая проницаемость воды (
≈81). Для авиационного керосина (εк≈2.08). Основной вклад в потери вносят одиночные молекулы воды, потери на которых пропорциональны их концентрации (см. Красюк Н.П., Дымович Н.Д. Электродинамика и распространение радиоволн. - М: Высшая школа. 1974. С.497, второй абзац снизу).
СВЧ-потери обратно пропорциональны парциальной добротности
, поэтому на основе данных, приведенных на Фиг.1, можно сделать следующие выводы. СВЧ-потери в авиационном керосине марки ТС-1 без эмульсионной влаги при нагреве с t=0°C до t=50°C в закрытой пробе уменьшились на 41%, СВЧ-потери в авиационном керосине марки ТС-1 с добавкой 0.02% эмульсионной влаги уменьшились только на 3%. Такое отличие объясняется тем, что при температуре t=50°C объемная доля одиночных молекул больше объемной доли всей растворенной влаги при температуре t=0°C. Поэтому часть эмульсионной влаги переходит в растворенное состояние, увеличивая СВЧ-потери в керосине.
Таким образом по сравнению с прототипом уменьшена трудоемкость измерений (в прототипе время измерения более 20 минут): время измерения в предлагаемом способе - это время нагрева с начальной до конечной температуры керосина в закрытой пробе. В предлагаемом способе отсутствует влияние вариации объемной доли добавки в виде противообледенительной присадки (жидкость "И" - моноэтиловый эфир этиленгликоля) и ее влажности на результат измерения эмульсионной влаги (жидкость "И" в исследуемый керосин не добавляется). Повышена чувствительность измерения: парциальная добротность в предлагаемом способе изменяется более чем на 34%, в прототипе - на 28%. При этом чувствительность может быть повышена путем увеличения разности конечной и начальной температур.
Для реализации предлагаемого способа можно использовать как резонаторный, так и методы на отражение и прохождение с использованием известных устройств: перестраиваемый генератор СВЧ, измеритель добротности, устройства впуска-выпуска жидкости.
Claims (1)
- Способ определения наличия взвешенной влаги в жидких углеводородах, основанный на помещении исследуемого углеводорода в сверхвысокочастотное электромагнитное поле и измерении потерь на фиксированной температуре t1, отличающийся тем, что после измерений на t1 нагревают исследуемый углеводород в закрытой пробе, далее измеряют в нем потери сверхвысокочастотного электромагнитного поля на второй фиксированной температуре t2, причем
t1<t2,
при этом фиксированную температуру t1 выбирают не выше 0°C
t1≤0°C,
а разность температур t2-t1 должна быть не менее 50°C
t2-t1≥50°C,
по изменению потерь сверхвысокочастотного электромагнитного поля судят о наличии взвешенной влаги.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014104206/07A RU2568678C2 (ru) | 2014-02-06 | 2014-02-06 | Способ определения наличия взвешенной влаги в жидких углеводородах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014104206/07A RU2568678C2 (ru) | 2014-02-06 | 2014-02-06 | Способ определения наличия взвешенной влаги в жидких углеводородах |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014104206A RU2014104206A (ru) | 2015-08-20 |
RU2568678C2 true RU2568678C2 (ru) | 2015-11-20 |
Family
ID=53879903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014104206/07A RU2568678C2 (ru) | 2014-02-06 | 2014-02-06 | Способ определения наличия взвешенной влаги в жидких углеводородах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2568678C2 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5073756A (en) * | 1989-06-24 | 1991-12-17 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Method and apparatus for measuring the volumetric water content of mineral and/or organic mixtures |
JPH04102053A (ja) * | 1990-08-21 | 1992-04-03 | Dainippon Doboku Kk | 含水量の測定方法 |
JP2002071585A (ja) * | 2000-08-28 | 2002-03-08 | Oyo Ryoshi Keisoku Kenkyusho:Kk | 土壌中油分の測定法および装置 |
JP2004003876A (ja) * | 2002-03-28 | 2004-01-08 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Pet樹脂水分率測定方法 |
RU2365903C1 (ru) * | 2008-04-28 | 2009-08-27 | Юрий Всеволодович МАКЕЕВ | Способ измерения влагосодержания и солесодержания нефти |
RU2451929C1 (ru) * | 2010-11-18 | 2012-05-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах |
RU2451928C1 (ru) * | 2010-11-18 | 2012-05-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Свч-способ определения влажности жидких углеводородов и топлив |
-
2014
- 2014-02-06 RU RU2014104206/07A patent/RU2568678C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5073756A (en) * | 1989-06-24 | 1991-12-17 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Method and apparatus for measuring the volumetric water content of mineral and/or organic mixtures |
JPH04102053A (ja) * | 1990-08-21 | 1992-04-03 | Dainippon Doboku Kk | 含水量の測定方法 |
JP2002071585A (ja) * | 2000-08-28 | 2002-03-08 | Oyo Ryoshi Keisoku Kenkyusho:Kk | 土壌中油分の測定法および装置 |
JP2004003876A (ja) * | 2002-03-28 | 2004-01-08 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Pet樹脂水分率測定方法 |
RU2365903C1 (ru) * | 2008-04-28 | 2009-08-27 | Юрий Всеволодович МАКЕЕВ | Способ измерения влагосодержания и солесодержания нефти |
RU2451929C1 (ru) * | 2010-11-18 | 2012-05-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах |
RU2451928C1 (ru) * | 2010-11-18 | 2012-05-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Свч-способ определения влажности жидких углеводородов и топлив |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014104206A (ru) | 2015-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2626409C1 (ru) | Способ измерения физических свойств жидкости | |
EP1144985B1 (en) | Apparatus and method for determining dielectric properties of an electrically conductive fluid | |
RU2568678C2 (ru) | Способ определения наличия взвешенной влаги в жидких углеводородах | |
RU2451928C1 (ru) | Свч-способ определения влажности жидких углеводородов и топлив | |
RU2451929C1 (ru) | Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах | |
Sahoo | Investigation of dielectric relaxation in dipolar liquids | |
RU2306552C1 (ru) | Свч-способ определения наличия взвешенной влаги в жидких углеводородах | |
RU2559840C1 (ru) | Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах | |
De La Bernardie et al. | Low (10–800 MHz) and high (40 GHz) frequency probes applied to petroleum multiphase flow characterization | |
RU2519496C1 (ru) | Способ оперативного контроля качества нефти и нефтепродуктов | |
RU2358261C1 (ru) | Свч-способ определения влажности органических веществ | |
RU2244293C2 (ru) | Свч - способ определения содержания влаги и степени ее засоленности в жидких средах | |
RU2287806C2 (ru) | Свч-способ определения объемного процентного содержания влагосодержащих присадок в жидких углеводородах и топливах | |
Aggarwal et al. | Oil and water content measurement of sandstone cores using microwave measurement techniques | |
RU2571632C1 (ru) | Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах | |
Schwing et al. | Non-destructive coaxial transmission line measurements for dielectric soil characterization | |
RU2611439C1 (ru) | Способ измерения состава двухфазного вещества в потоке | |
RU2614054C1 (ru) | Способ измерения влагосодержания жидкости | |
RU2317538C1 (ru) | Способ определения свойств многокомпонентного диэлектрического материала | |
RU2571631C1 (ru) | Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах | |
RU2569180C1 (ru) | Способ поточного измерения доли воды в смеси с углеводородной жидкостью и устройство для его реализации | |
RU169540U1 (ru) | Поточный свч-влагомер | |
RU2529634C1 (ru) | Способ измерения продольного и сдвигового импендансов жидкостей | |
Drobakhin et al. | Measurement of dielectric material properties using coupled biconical resonators | |
RU2757472C1 (ru) | Способ определения уровня жидкости в емкости |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170207 |