RU2670210C1 - Лабораторный анализатор плотности газов - Google Patents
Лабораторный анализатор плотности газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2670210C1 RU2670210C1 RU2017136890A RU2017136890A RU2670210C1 RU 2670210 C1 RU2670210 C1 RU 2670210C1 RU 2017136890 A RU2017136890 A RU 2017136890A RU 2017136890 A RU2017136890 A RU 2017136890A RU 2670210 C1 RU2670210 C1 RU 2670210C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- analyzed
- bellows
- chamber
- additional
- Prior art date
Links
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 abstract 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 50
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам аналитической лабораторной техники, а именно к анализаторам плотности газов. Лабораторный анализатор плотности газов содержит турбулентное сужающее устройство, вход которого соединен через тройник с камерой для сжатия анализируемого газа, выполненной в виде спирали из тонкостенной металлической трубки и размещенной в емкости с охлаждающей жидкостью, и выходом измерительной камеры датчика давления. Вход измерительной камеры соединен через вентиль с линией анализируемого газа. Анализатор также содержит пневмотумблер, подключенный к выходу турбулентного сужающего устройства, устройство для сжатия анализируемого газа, входной канал которого соединен с выходным каналом камеры для сжатия анализируемого газа. При этом анализатор содержит два дополнительных пневмотумблера, микрокомпрессор и аналого-цифровой преобразователь, выполненный с возможностью подключения к компьютеру. Устройство для сжатия анализируемого газа выполнено в виде сильфона, размещенного в сильфонной коробке, снабженной входным штуцером. Сильфон снабжен дополнительным штуцером, соединенным с первым дополнительным тумблером. Входной штуцер сильфонной коробки через второй дополнительный тумблер подключен к микрокомпрессору, а выход датчика давления соединен с входом аналого-цифрового преобразователя. Технический результат – увеличение точности измерения плотности газа. 2 ил.
Description
Изобретение относится к средствам аналитической лабораторной техники, а именно, к анализаторам плотности газов.
Известен лабораторный анализатор плотности газов (Кириллин В.А., Шейндлин А.Е. Исследования термодинамических свойств веществ. М.: Госэнергоиздат, 1963, с. 176-178), который содержит напорный сосуд, заполненный ртутью и установленный вертикально в штативе на определенной высоте, стеклянную трубку с открытым нижним торцом, в верхней части которого установлено миниатюрное турбулентное сужающее устройство для истечения анализируемого газа. Нижняя часть трубки расположена в стеклянной емкости, в которой размещена ртуть, служащая затворной жидкостью.
При перемещении напорного сосуда проба анализируемого газа, отобранная в трубку, за счет перемещения уровня ртути, перетекающей из напорного сосуда в емкость, начинает вытесняться последней через отверстие турбулентного сужающего устройства. В процессе истечения измеряется последовательно (с помощью секундомера) время достижения уровнем ртути двух электрических контактов, расположенных по высоте трубки, через которые замыкаются сигнальные электрические цепи. Расстояние по высоте между двумя контактами постоянно. Этим определяется постоянство объема, истекающей через турбулентное сужающее устройство пробы анализируемого газа. Время истечения этой пробы анализируемого газа однозначно определяется его плотностью.
Недостатком такого анализатора является необходимость использования в нем ртути в качестве запорной жидкости, что является нежелательным с позиции техники безопасности.
Наиболее близким по технической сущности является лабораторный анализатор плотности газа (RU №140253, G01N 9/00, 10.05.2014), содержащий турбулентное сужающее устройство, вход которого соединен через тройник с камерой для сжатия анализируемого газа, выполненной в виде спирали из тонкостенной металлической трубки и размещенной в емкости с охлаждающей жидкостью и выходом измерительной камеры датчика давления, а вход этой камеры соединен через вентиль с линией анализируемого газа, пневмотумблер, подключенный к выходу турбулентного сужающего устройства, и устройство для сжатия анализируемого газа, входной канал которого соединен с выходным каналом камеры для сжатия анализируемого газа.
Измерение плотности газа данным анализатором осуществляется путем измерения интервала времени истечения пробы анализируемого газа через турбулентное сужающее устройство после ее отбора и сжатия с помощью поршня в замкнутой емкости. При этом время истечения определяется как разность моментов времени, при которых в камере для сжатия анализируемого газа при непрерывно изменяющемся давлении достигаются выбранные заранее максимальное и минимальное значение давления.
Недостатками данного анализатора является необходимость использования большого числа вспомогательных элементов (измерители временных интервалов, компараторы минимального и максимального сигналов, устройства задания уровней срабатывания максимального и минимального значений сигналов) для определения времени истечения и необходимость дополнительной ручной обработки результатов измерений для получения искомых значений плотностей газов, что ведет к уменьшению точности измерения плотности.
Технической проблемой изобретения является создание лабораторного анализатора плотности газа, обладающего более высокой точностью и предоставляющего измерительную информацию в форме удобной для передачи, хранения и дальнейшей обработки.
Техническим результатом изобретения является увеличение точности измерения плотности газа.
Технический результат достигается тем, что лабораторный анализатор плотности газов содержит турбулентное сужающее устройство, вход которого соединен через тройник с камерой для сжатия анализируемого газа, выполненной в виде спирали из тонкостенной металлической трубки и размещенной в емкости с охлаждающей жидкостью, и выходом измерительной камеры датчика давления. Вход этой камеры соединен через вентиль с линией анализируемого газа, пневмотумблер, подключенный к выходу турбулентного сужающего устройства. Устройство для сжатия анализируемого газа, входной канал которого соединен с выходным каналом камеры для сжатия анализируемого газа. Согласно изобретению анализатор содержит два дополнительных пневмотумблера, микрокомпрессор и аналого-цифровой преобразователь, выполненный с возможностью подключения к компьютеру. Устройство для сжатия анализируемого газа выполнено в виде сильфона, размещенного в сильфонной коробке, снабженной входным штуцером. Сильфон снабжен дополнительным штуцером, соединенным с первым дополнительным тумблером, входной штуцер сильфонной коробки через второй дополнительный тумблер подключен к микрокомпрессору, а выход датчика давления соединен с входом аналого-цифрового преобразователя.
Такая конструкция позволяет измерять принятые максимальные и минимальные значения давления по значениям электрического сигнала преобразователя давления, после аналого-цифрового преобразования, использовать уже в цифровой сигнал в дальнейшей обработке, например, на компьютере или микропроцессорном устройстве. Такая структура обработки сигнала обеспечивает, в свою очередь, более высокую точность измерения за счет исключения возможных ошибок обслуживающего персонала и использования алгоритмов обработки сигнала, позволяющих уменьшить случайную погрешность измерения.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Лабораторный анализатор плотности газов поясняется чертежами, где на фиг. 1 - показана схема лабораторного анализатора плотности газов, на фиг. 2 - показаны примеры выбора пар максимального P1 и минимального Р2 давлений и соответствующие им значения времени истечения τ.
Лабораторный анализатор плотности газов содержит турбулентное сужающее устройство 1, вход 2 которого связан через тройник 3 с камерой 4 для сжатия анализируемого газа, выполненной в виде спирали из тонкостенной металлической трубки и размещенной в емкости с охлаждающей жидкостью 5, и выходом 6 измерительной камеры 7 датчика давления 8, а вход 9 этой камеры соединен через вентиль 10 с линией анализируемого газа 11, пневмотумблер 12, подключенный к выходу 13 турбулентного сужающего устройства.1, и устройство для сжатия анализируемого газа 14, входной канал которого 15 соединен с выходным каналом 16 камеры 4 для сжатия анализируемого газа.
Анализатор содержит два дополнительных пневмотумблера 17 и 18, микрокомпрессор 19 и аналого-цифровой преобразователь 20, выполненный с возможностью подключения к компьютеру, причем устройство для сжатия анализируемого газа выполнено в виде сильфона 21, размещенного в сильфонной коробке 22, снабженной входным штуцером 23, при этом сильфон 21 снабжен дополнительным штуцером 24, соединенным с первым дополнительным тумблером 18, входной штуцер 23 сильфонной коробки 22 через второй дополнительный тумблер 17 подключен к микрокомпрессору 19, а выход датчика давления 8 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 20.
Лабораторный анализатор плотности газов работает следующим образом.
После включения в работу датчика давления 8 и аналого-цифрового преобразователя 20 выход турбулентного сужающего устройства 1 с помощью пневмотумблера 12, входной штуцер 23 сильфонной коробки 22 с помощью пневмотумблера 17 и дополнительный штуцер 24 с помощью пневмотумблера 18 соединяют с атмосферой. После этого открывается вентиль 10 и анализируемый газ из линии 11 начинает поступать в атмосферу, протекая через камеры 4, 7 и сильфон 21, а также через турбулентное сужающее устройство 1. Таким образом, турбулентное сужающее устройство 1, камеры 4, 7 и сильфон 21 промываются анализируемым газом. Промывка длится 1-1,5 минуты. Затем с помощью тумблера 12 турбулентное сужающее устройство 1 отключается от атмосферы, а избыток анализируемого газа истекает в атмосферу через сильфон 21 и штуцер 24. На этом заканчивается режим работы анализатора «Подготовка».
После переключения пневмотумблеров 12, 17 и 18 и включения микрокомпрессора 19 анализируемый газ за счет перемещения сильфона 21, обусловленного увеличением давления в сильфонной коробке 22, сжимается до некоторого постоянного давления и микрокомпрессор 19 выключается. При сжатии газа его температура несколько увеличивается. По истечении некоторого отрезка времени, в течение которого температура газа принимает некоторое постоянное значение, например, равное температуре охлаждающей жидкости, в камерах 4 и 7 устанавливается постоянное давление, затем с помощью пневмотумблера 12 сужающее устройство 1 сообщается с атмосферойи анализируемый газ начинает истекать через сужающее устройство 1 в атмосферу (режим работы «Анализ»). При этом давление в камере начинает постепенно уменьшаться. Поэтому уменьшается и электрический сигнал, возникающей на выходе датчика давления 8. Этот сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 20. С выхода аналого-цифрового преобразователя 20 сигнал измерительной информации поступает на компьютер или микропроцессорное устройство, где значения давления в определенные моменты времени записываются в виде массива данных, содержащего значения соответствующих давлений и времени, в которые эти давления измерены. Причем для повышения точности измерения в пределах одного анализа вычисляется несколько значений времени истечения анализируемого газа τai, определенных при нескольких разностях максимального Р1i минимального P2i давлений в измерительной камере (фиг. 2).
Все описанные операции необходимо повторить для эталонного газа, которым может служить осушенный воздух, при этом определяется несколько значений времени истечения эталонного газа τвi, определенных при выбранных ранее разностях максимального Р1i и минимального Р2i давлений в измерительной камере
Для каждой пары максимального Р1i и минимального P2i давлений рассчитывается значение плотности анализируемого газа по формуле:
где ρв - плотность воздуха в нормальных условиях.
Результат измерения плотности анализируемого газа определяется как среднее арифметическое полученных для каждой пары максимального Р1i и минимального Р2i давлений значений плотности анализируемого газа:
где n - число значений времени истечения анализирумого τai и эталонного τвi газов, определенных при выбранных разностях максимального Р1i и минимального P2i давлений в измерительной камере.
Экспериментальные исследования макета лабораторного анализаторов плотности газов показали, что он при использовании высокоточных современных преобразователей давления в электрический сигнал способен обеспечить измерение плотности газа с погрешностью ±0,2%.
Преимущества предлагаемого технического решения:
- простота конструкции и измерений
- высокая точность;
- низкая стоимость.
Предлагаемый лабораторный анализатор плотности газов может быть реализован на базе стандартного пьезорезистивного преобразователя давления и аналого-цифрового преобразователя.
Лабораторный анализатор плотности может найти широкое применение в практике заводских и исследовательских лабораторий различных предприятий газовой, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Claims (1)
- Лабораторный анализатор плотности газов, содержащий турбулентное сужающее устройство, вход которого соединен через тройник с камерой для сжатия анализируемого газа, выполненной в виде спирали из тонкостенной металлической трубки и размещенной в емкости с охлаждающей жидкостью, и выходом измерительной камеры датчика давления, а вход этой камеры соединен через вентиль с линией анализируемого газа, пневмотумблер, подключенный к выходу турбулентного сужающего устройства, и устройство для сжатия анализируемого газа, входной канал которого соединен с выходным каналом камеры для сжатия анализируемого газа, отличающийся тем, что анализатор содержит два дополнительных пневмотумблера, микрокомпрессор и аналого-цифровой преобразователь, выполненный с возможностью подключения к компьютеру, причем устройство для сжатия анализируемого газа выполнено в виде сильфона, размещенного в сильфонной коробке, снабженной входным штуцером, при этом сильфон снабжен дополнительным штуцером, соединенным с первым дополнительным тумблером, входной штуцер сильфонной коробки через второй дополнительный тумблер подключен к микрокомпрессору, а выход датчика давления соединен с входом аналого-цифрового преобразователя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017136890A RU2670210C1 (ru) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Лабораторный анализатор плотности газов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017136890A RU2670210C1 (ru) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Лабораторный анализатор плотности газов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2670210C1 true RU2670210C1 (ru) | 2018-10-19 |
Family
ID=63862548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017136890A RU2670210C1 (ru) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Лабораторный анализатор плотности газов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2670210C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653U1 (ru) * | 1995-05-12 | 1996-08-16 | Леонид Владимирович Илясов | Лабораторный анализатор плотности газов |
| WO2005024351A2 (en) * | 2003-08-21 | 2005-03-17 | Appleton Papers Inc. | Real time determination of gas solubility and related parameters in manufacturing processes |
| RU140253U1 (ru) * | 2013-12-26 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Анализатор плотности газов |
| RU2531043C1 (ru) * | 2013-07-26 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Лабораторный анализатор плотности газов |
-
2017
- 2017-03-20 RU RU2017136890A patent/RU2670210C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653U1 (ru) * | 1995-05-12 | 1996-08-16 | Леонид Владимирович Илясов | Лабораторный анализатор плотности газов |
| WO2005024351A2 (en) * | 2003-08-21 | 2005-03-17 | Appleton Papers Inc. | Real time determination of gas solubility and related parameters in manufacturing processes |
| RU2531043C1 (ru) * | 2013-07-26 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Лабораторный анализатор плотности газов |
| RU140253U1 (ru) * | 2013-12-26 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Анализатор плотности газов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8413488B2 (en) | Measuring procedure and measuring device for measuring physical quantities of non-compressible media | |
| RU2531043C1 (ru) | Лабораторный анализатор плотности газов | |
| RU2670210C1 (ru) | Лабораторный анализатор плотности газов | |
| EP0554380A1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE VAPOR PRESSURE OF LIQUIDS. | |
| RU2677926C1 (ru) | Лабораторный анализатор плотности газов | |
| RU2676559C1 (ru) | Лабораторный эффузионный анализатор плотности газов | |
| US20160341645A1 (en) | Inline multiphase densitometer | |
| Cook | The second virial coefficient of carbon dioxide at low temperatures | |
| US4154098A (en) | Volume measuring method and apparatus | |
| RU140253U1 (ru) | Анализатор плотности газов | |
| US3245256A (en) | Low flow rate meter | |
| RU2751301C1 (ru) | Ячейка для исследования фазового равновесия в системе газ-жидкость (варианты) | |
| CN206330539U (zh) | 一种阀体对称度检测工具 | |
| RU2807432C1 (ru) | Способ калибровки многофазного расходомера | |
| RU63936U1 (ru) | Устройство для определения давления насыщенных паров, содержания свободных и растворенных газов в нефти и нефтепродуктах | |
| RU2305828C1 (ru) | Способ определения параметров пористости материалов | |
| RU2504748C2 (ru) | Способ калибровки газоаналитического течеискателя | |
| CN109916467A (zh) | 一种容积测定系统及方法 | |
| CN213397283U (zh) | 一种具有校准功能的气体超声波流量计 | |
| US1911853A (en) | Apparatus for measuring gases | |
| RU2055335C1 (ru) | Автоматический измеритель давления насыщенных паров нефти и нефтепродуктов | |
| RU2072101C1 (ru) | Автоматический измеритель содержания свободного газа в нефти | |
| US3224276A (en) | Pressure testing apparatus | |
| CN105651356A (zh) | 一种多功能液位检测器及其方法 | |
| SU966557A1 (ru) | Устройство дл измерени давлени насыщенных паров жидкостей |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210321 |