RU2589454C1 - Method of measuring viscosity of gas - Google Patents

Method of measuring viscosity of gas Download PDF

Info

Publication number
RU2589454C1
RU2589454C1 RU2015111559/28A RU2015111559A RU2589454C1 RU 2589454 C1 RU2589454 C1 RU 2589454C1 RU 2015111559/28 A RU2015111559/28 A RU 2015111559/28A RU 2015111559 A RU2015111559 A RU 2015111559A RU 2589454 C1 RU2589454 C1 RU 2589454C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
gas
viscosity
time
gases
Prior art date
Application number
RU2015111559/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Михайлович Мордасов
Михаил Михайлович Мордасов
Александр Петрович Савенков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ
Priority to RU2015111559/28A priority Critical patent/RU2589454C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2589454C1 publication Critical patent/RU2589454C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics; measurement technology.
SUBSTANCE: invention relates to technical physics, particularly to methods of measuring viscosity of gases, and can be used in various industries and in laboratory practice. Method of measuring viscosity of gases is realised by its extraction and its filling tank, passing through capillary at constant pressure drop, measurement of time of change of pressure in reservoir by given value. At that, additionally container capacity is changed, pressure is measured before and after throttle and viscosity of gas is determined from product of pressure and time of gas outflow at moment when pressure in container reaches specified value.
EFFECT: high accuracy and reliability, as well as enabling analysis of gases at pressure close to atmospheric pressure without using special gas flow rate activators and controls.
1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области технической физики, в частности к способам измерения вязкости газов η, и может найти применение в различных отраслях промышленности и в лабораторной практике.The present invention relates to the field of technical physics, in particular to methods for measuring the viscosity of gases η, and may find application in various industries and in laboratory practice.

Известен способ измерения вязкости газов (см. Залманзон Л.А. Аэрогидродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем. - Москва.: Недра, 1973. с. 122-126), согласно которому газ с постоянным расходом пропускают через капилляр, измеряют перепад давления на нем, по которому судят о вязкости.A known method of measuring the viscosity of gases (see Zalmanzon L.A. Aerohydrodynamic methods for measuring the input parameters of automatic systems. - Moscow .: Nedra, 1973. S. 122-126), according to which gas with a constant flow rate is passed through a capillary, the pressure drop is measured at it, by which viscosity is judged.

Недостатком такого способа является невысокая точность измерения, связанная с влиянием плотности газа на результат измерений.The disadvantage of this method is the low measurement accuracy associated with the influence of gas density on the measurement result.

Наиболее близким по совокупности признаков является способ измерения вязкости, реализованный в устройстве (а.с. СССР №972325, МПК G01N 11/06), в котором отбирают пробу газа, пропускают его при постоянном перепаде давления через капилляр, измеряют время изменения давления до капилляра на заданную величину, по значению которого судят о величине вязкости.The closest in combination of features is the method of measuring viscosity, implemented in a device (AS USSR No. 972325, IPC G01N 11/06), in which a gas sample is taken, it is passed with a constant pressure drop through the capillary, the time of pressure change to the capillary is measured by a given value, the value of which is used to judge the value of viscosity.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является недостаточная точность измерения вязкости газа.The disadvantage of this method, adopted as a prototype, is the lack of accuracy in measuring the viscosity of the gas.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем снижения методической ошибки и обеспечения возможности измерения вязкости газа при давлениях, близких к атмосферному.The purpose of the invention is to increase the accuracy of measurements by reducing methodological errors and providing the ability to measure the viscosity of the gas at pressures close to atmospheric.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения вязкости газов путем отбора и заполнения им емкости, пропускания его через капилляр при постоянном перепаде давления, измерения времени изменения давления в емкости на заданную величину дополнительно изменяют объем емкости, измеряют давления до и после дросселя и о вязкости газа судят по произведению среднего давления и времени истечения газа на момент достижения давлением в емкости заданного значения.This goal is achieved by the fact that in the method of measuring the viscosity of gases by taking and filling it with a tank, passing it through a capillary with a constant pressure drop, measuring the time the pressure in the tank changes by a predetermined amount, they additionally change the volume of the tank, measure the pressure before and after the throttle and about the viscosity gas is judged by the product of the average pressure and the time of gas outflow at the time the pressure in the tank reaches the set value.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ измерения вязкости газа.In FIG. 1 is a diagram of a device that implements a method for measuring gas viscosity.

Газ на анализ поступает на вход 1 трехходового крана 2, к входу 3 которого подключена емкость 4 переменного объема с поршнем 5. К входу 6 крана 2 присоединены манометр 7, вход 8 крана 9 и камера 10 повторителя давления 11. В камере 10 размещена пружина 12 и винт 13 для ее сжатия. К входу 14 крана 9 подключен вход капилляра 15, вход которого соединен с камерой 16 повторителя 11. В камере 16 размещена пружина 17 и сопло 18, связанная с атмосферой. Поршень 5 снабжен штоком 19. Между камерами 10 и 16 повторителя 11 размещена мембрана 20. К камере 16 подключен манометр 21.Gas for analysis is fed to input 1 of a three-way valve 2, to the input 3 of which a variable volume tank 4 with a piston 5 is connected. A pressure gauge 7, input 8 of valve 9 and pressure repeater chamber 10 are connected to input 6 of valve 2. Spring 12 is placed in chamber 10 and screw 13 for compressing it. The input 14 of the crane 9 is connected to the input of the capillary 15, the input of which is connected to the chamber 16 of the repeater 11. In the chamber 16 there is a spring 17 and a nozzle 18 connected with the atmosphere. The piston 5 is equipped with a rod 19. Between the chambers 10 and 16 of the repeater 11 is a membrane 20. A pressure gauge 21 is connected to the chamber 16.

Реализация способа осуществляется следующим образом. В начальный момент времени трехходовой кран 2 переводят в состояние, при котором линия подвода газа на анализ соединяется с полостью емкости 4 переменного объема, поршень 5 в которой занимает крайнее нижнее положение. Кран 9, установленный на входе капилляра 15, закрыт. Отбор газа осуществляют путем перемещения поршня 5 до уровня Н0. Состояние газа, поступившего в емкость 4, описывается уравнениемThe implementation of the method is as follows. At the initial moment of time, the three-way valve 2 is brought into a state in which the gas supply line for analysis is connected to the cavity of the tank 4 of variable volume, the piston 5 in which is in its lowest position. The valve 9 installed at the inlet of the capillary 15 is closed. The selection of gas is carried out by moving the piston 5 to the level of N 0 . The state of the gas entering the tank 4 is described by the equation

Figure 00000001
Figure 00000001

где Р0 - абсолютное давление газа в емкости 4, имеющей начальный объем V0, после отбора анализируемого газа; Θ0 - количество газа; R - газовая постоянная; Т - абсолютная температура газа.where P 0 is the absolute pressure of the gas in the tank 4 having an initial volume of V 0 , after the selection of the analyzed gas; Θ 0 is the amount of gas; R is the gas constant; T is the absolute temperature of the gas.

После этого кран 2 переводят в состояние, при котором емкость 4 соединяется с манометром 7 и камерой 10 повторителя 11. Газ сжимается за счет перемещения поршня 5 с помощью штока 19 до заданного уровня Н1. Объем емкости 4 уменьшится на величину ΔV, а давление Р0 - увеличится на ΔР.After that, the valve 2 is transferred to a state in which the container 4 is connected to the pressure gauge 7 and the repeater chamber 10. The gas is compressed by moving the piston 5 using the rod 19 to a predetermined level H 1 . The volume of the tank 4 will decrease by ΔV, and the pressure P 0 - will increase by ΔP.

Состояние газа изменится и уравнение (1) примет видThe state of the gas will change and equation (1) will take the form

(P0+ΔP)(V0-ΔV)=Θ0RT,(P 0 + ΔP) (V 0 -ΔV) = Θ 0 RT,

так как Р0+ΔР=Р - давление в емкости 4 на начало измерений,since P 0 + ΔP = P 4n is the pressure in the tank 4 at the beginning of the measurements,

V0-ΔV=V, тоV 0 -ΔV = V 4n , then

Figure 00000002
Figure 00000002

Из (1) и (2) на основании закона Бойля-Мариотта, т.е. при условии Θ0RT=const,From (1) and (2) based on the Boyle-Mariotte law, i.e. provided Θ 0 RT = const,

Figure 00000003
Figure 00000003

Из (3)From (3)

Figure 00000004
Figure 00000004

Процесс измерения начинается после открытия крана 9 и включения секундомера (на чертеже не показан). Давление Р на входе капилляра 15 в начальный момент времени t0 фиксируют. Анализируемый газ проходит через капилляр 15 в камеру 16 повторителя 11, а далее через сопло 18 в атмосферу. Перепад давления на капилляре 15 в процессе измерения поддерживается на заданном уровне с помощью повторителя 11.The measurement process begins after opening the valve 9 and turning on the stopwatch (not shown in the drawing). The pressure P 4n at the inlet of the capillary 15 at the initial time t 0 is fixed. The analyzed gas passes through the capillary 15 into the chamber 16 of the repeater 11, and then through the nozzle 18 into the atmosphere. The pressure drop across the capillary 15 during the measurement process is maintained at a predetermined level using a repeater 11.

В состоянии равновесия повторителя 11 сила F10=FP10+Fпр12, действующая на мембрану 20 со стороны камеры 10, равна силе F16=FP16+Fпр17, действующей со стороны камеры 16, где FP10=P10S - сила, возникающая при действии давления Р10 на мембрану 20 повторителя площадью S; FP16=P16S - сила, возникающая при действии давления Р16 на мембрану 20 повторителя площадью S; Fпр12=c12Δl и Fпр1717Δl - силы от действия сжатых пружин 12 и 17 с жесткостями с12 и с17, соответственно, при деформации на величину Δl.In the equilibrium state of the repeater 11, the force F 10 = F P10 + F CR12 acting on the membrane 20 from the side of the chamber 10 is equal to the force F 16 = F P16 + F CR17 acting from the side of the chamber 16, where F P10 = P 10 S is the force arising under the action of pressure P 10 on the repeater membrane 20 of area S; F P16 = P 16 S is the force arising from the action of pressure P 16 on the repeater membrane 20 with an area of S; F pr12 = c 12 Δl and F pr17 = c 17 Δl are the forces from the action of compressed springs 12 and 17 with stiffnesses of 12 and 17 , respectively, with deformation by Δl.

В состоянии равновесияIn equilibrium

F16=F10 или P16S+c17Δl=P10S+с12Δl, откудаF 16 = F 10 or P 16 S + c 17 Δl = P 10 S + c 12 Δl, whence

илиor

Р10-P16=(с1217)Δl/S.P 10 -P 16 = (c 12 -c 17 ) Δl / S.

Величина Δl настраивается при помощи элемента настройки 13 повторителя 11 со сдвигом.The value of Δl is adjusted using the setting element 13 of the repeater 11 with a shift.

Так как Р1016=const, то расход газа G15 по капилляру 15 с проводимостью α=constSince P 10 -P 16 = const, the gas flow rate G 15 by capillary 15 with a conductivity α = const

G15=α(Р1016)G 15 = α (P 10 -P 16 )

будет постоянным, что является необходимым условием для осуществления измерительного процесса.will be constant, which is a prerequisite for the implementation of the measuring process.

При истечении газа из емкости 4 давление Р уменьшается. Истечение газа, а следовательно, и процесс измерения, прекращается как только Рзад, где Р - давление в емкости 4 в момент времени tк. При этом фиксируют значения давлений Р10 и Р16 в камерах 10 и 16 повторителя 11, а также время tк. В конце процесса истечения из емкости 4 заданного количества газа ΔΘ=G15Δtк его состояние будет описываться уравнениемWhen the gas flows from the tank 4, the pressure P 4n decreases. The gas outflow, and therefore the measurement process, stops as soon as P 4n -P 4k = P ass , where P 4k is the pressure in the tank 4 at time t to . In this case, the pressure values P 10 and P 16 are fixed in the chambers 10 and 16 of the repeater 11, as well as the time t k . At the end of the process of expiration from the tank 4 of a given amount of gas ΔΘ = G 15 Δt to its state will be described by the equation

Figure 00000005
Figure 00000005

Δtк=(tк-t0) - время процесса истечения, при t0=0 Δtк=tк.Δt k = (t to -t 0 ) is the time of the expiration process, at t 0 = 0 Δt k = t to .

Вычитая из (1) уравнение (4) получимSubtracting equation (4) from (1), we obtain

PзадV=G15ΔtкRT, откудаP ass V 4n = G 15 Δt to RT, whence

Figure 00000006
Figure 00000006

Расход газа G15 при его ламинарном течении по капиллярной трубке 15 определяется по формуле Пуазейля для сжимаемой жидкости (см., например, Ибрагимов И.А., Фарзане Н.Г., Илясов Л.В. Элементы и системы пневмоавтоматики. - М.: Высш.шк., 1985.)The gas flow rate G 15 during its laminar flow through the capillary tube 15 is determined by the Poiseuille formula for a compressible fluid (see, for example, Ibragimov I.A., Farzane N.G., Ilyasov L.V. Elements and systems of pneumatic automation. - M. : Higher school, 1985.)

Figure 00000007
Figure 00000007

где d, l - диаметр и длина капилляра 15 соответственно; η - динамическая вязкость газа.where d, l is the diameter and length of the capillary 15, respectively; η is the dynamic viscosity of the gas.

Подставляя значение G15 из (6) в (5), получимSubstituting the value of G 15 from (6) into (5), we obtain

Figure 00000008
Figure 00000008

Учитывая, что

Figure 00000009
и
Figure 00000010
- среднее давление на момент времени tк, которое не является постоянной величиной и уменьшается с увеличением времени истечения,Given that
Figure 00000009
and
Figure 00000010
- the average pressure at time t to , which is not a constant and decreases with increasing expiration time,

Figure 00000011
Figure 00000011

В процессе измеренияDuring measurement

Figure 00000012
Figure 00000012

поэтомуso

Figure 00000013
Figure 00000013

Суть рассмотренного способа измерения вязкости газа состоит в том, что газ пропускают через капилляр 15, фиксируют давление Р в момент времени t0 и давление Р в момент времени tк, за которое давление в емкости 4 изменится на заданную величину Рзад, после чего измеряют среднее давление на дросселе 15 и время tк, по произведению которых определяют значение контролируемой величины.The essence of the considered method for measuring the viscosity of gas is that gas is passed through the capillary 15, the pressure P 4n is fixed at time t 0 and pressure P 4k at time t k , during which the pressure in the tank 4 changes by a predetermined value of P ass , after what measure the average pressure on the throttle 15 and the time t to , the product of which determine the value of the controlled value.

Предложенный способ измерения вязкости газа позволяет проводить анализ газовых сред без использования специальных побудителей расхода газа и регуляторов. В предложенном способе отбор газа на анализ может осуществляться при давлениях, близких к атмосферному. В способе исключена методическая погрешность, вызванная изменением среднего давления на концах капилляра. Способ экономичен, его реализация проста, надежна и позволяет повысить точность измерений.The proposed method for measuring the viscosity of gas allows the analysis of gaseous media without the use of special stimulators of gas flow and regulators. In the proposed method, the selection of gas for analysis can be carried out at pressures close to atmospheric. The method excludes a methodological error caused by a change in the average pressure at the ends of the capillary. The method is economical, its implementation is simple, reliable and can improve the accuracy of measurements.

Claims (1)

Способ измерения вязкости газов путем его отбора и заполнения им емкости, пропускания через капилляр при постоянном перепаде давления, измерения времени изменения давления в емкости на заданную величину, отличающийся тем, что изменяют объем емкости, измеряют давления до и после капилляра и о вязкости газа судят по произведению среднего давления и времени истечения газа на момент достижения давлением в емкости заданного значения. A method of measuring the viscosity of gases by taking it and filling it with a container, passing through a capillary at a constant pressure drop, measuring the time that the pressure in the container changes by a predetermined amount, characterized in that the volume of the tank is changed, the pressure before and after the capillary is measured, and the gas viscosity is judged by the product of the average pressure and the gas outflow time at the moment the pressure in the tank reaches the set value.
RU2015111559/28A 2015-03-30 2015-03-30 Method of measuring viscosity of gas RU2589454C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015111559/28A RU2589454C1 (en) 2015-03-30 2015-03-30 Method of measuring viscosity of gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015111559/28A RU2589454C1 (en) 2015-03-30 2015-03-30 Method of measuring viscosity of gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2589454C1 true RU2589454C1 (en) 2016-07-10

Family

ID=56371184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015111559/28A RU2589454C1 (en) 2015-03-30 2015-03-30 Method of measuring viscosity of gas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2589454C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215195U1 (en) * 2022-05-25 2022-12-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Installation for determining the viscosity of gases

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU930073A1 (en) * 1980-04-03 1982-05-23 Среднеазиатский Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Ирригации Им.В.Д.Журина Method of measuring gas composition
SU972325A1 (en) * 1981-03-23 1982-11-07 Тамбовский институт химического машиностроения Device for measuring viscosity
SU1075119A1 (en) * 1982-06-24 1984-02-23 Ленинградский технологический институт холодильной промышленности Gas viscosity determination method
HU215315B (en) * 1994-01-07 1998-11-30 MOL Magyar Olaj- és Gázipari Rt. Device for measuring viscosity of a liquid or a liquid-gas system at high temperature and high pressure
US7422625B2 (en) * 2004-03-04 2008-09-09 Perkinelmer Las, Inc. Methods and systems for characterizing a sorbent tube

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU930073A1 (en) * 1980-04-03 1982-05-23 Среднеазиатский Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Ирригации Им.В.Д.Журина Method of measuring gas composition
SU972325A1 (en) * 1981-03-23 1982-11-07 Тамбовский институт химического машиностроения Device for measuring viscosity
SU1075119A1 (en) * 1982-06-24 1984-02-23 Ленинградский технологический институт холодильной промышленности Gas viscosity determination method
HU215315B (en) * 1994-01-07 1998-11-30 MOL Magyar Olaj- és Gázipari Rt. Device for measuring viscosity of a liquid or a liquid-gas system at high temperature and high pressure
US7422625B2 (en) * 2004-03-04 2008-09-09 Perkinelmer Las, Inc. Methods and systems for characterizing a sorbent tube

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215195U1 (en) * 2022-05-25 2022-12-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Installation for determining the viscosity of gases

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103616322B (en) Tight rock permeability unstable state assay method
CN203630018U (en) Unstable-state determination device for permeability of hyposmosis rock
CN104677771B (en) A method of shale porosity is determined based on magnetic suspension gravimetric method
US3435665A (en) Capillary viscometer
CN106885762A (en) Closed loop liquid drop microfluidic system based on capacitance detecting
Schrank et al. Measurements of air absorption and air release characteristics in hydraulic oils at low pressure
CN103674800B (en) A kind of measurement mechanism of hyposmosis rock sample permeability and measuring method thereof
RU2589454C1 (en) Method of measuring viscosity of gas
CN110823767A (en) Device for measuring diffusion coefficient of condensate gas-dry gas in porous medium
US9255871B2 (en) Measuring process of dynamic viscosity of heavy live crude from the reservoir pressure up to atmospheric pressure, including bubble point pressure, based on an electromagnetic viscometer
CN104764503B (en) Fluid micro-flux self-measuring device
CN103868839A (en) Full-automatic testing method and system of unconventional ultralow core permeability
CN204594519U (en) Fluid micro-flux self-measuring device
US20160341645A1 (en) Inline multiphase densitometer
RU2354823C1 (en) Combined method of determining moisured content of gas well products and device to this end
RU2601615C1 (en) Method for determining volume of non-tight tank
RU2629030C1 (en) Device for permeability to phase determination
RU164946U1 (en) DEVICE FOR MEASURING PARAMETERS OF LOW-VISCOUS AND VISCOUS FLUIDS IN A PIPELINE
DE102007049501B4 (en) Measuring device for determining gas quantities and gas flows
RU2434223C1 (en) Method of measuring permeability of materials
RU63936U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE PRESSURE OF SATURATED VAPORS, THE CONTENT OF FREE AND DISSOLVED GASES IN OIL AND OIL PRODUCTS
RU2662502C1 (en) Turbulent rheometer
CN206891904U (en) A kind of device of the fine and close oil rock intra-ventricle flowing experiment in interior
RU2755590C1 (en) Method for determining wettability of rock by fluid
KR20160066996A (en) Liquid hold up metering apparatus and method in pipe

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170331