RU95132U1 - Акустический анализатор для непрерывного контроля состава и теплотворной способности смеси газов (природного газа) - Google Patents
Акустический анализатор для непрерывного контроля состава и теплотворной способности смеси газов (природного газа) Download PDFInfo
- Publication number
- RU95132U1 RU95132U1 RU2009147722/22U RU2009147722U RU95132U1 RU 95132 U1 RU95132 U1 RU 95132U1 RU 2009147722/22 U RU2009147722/22 U RU 2009147722/22U RU 2009147722 U RU2009147722 U RU 2009147722U RU 95132 U1 RU95132 U1 RU 95132U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- sound
- resonator
- speed
- gas mixture
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Акустический анализатор для непрерывного контроля состава и теплотворной способности природного газа (смеси газов), отличающийся тем, что производится непрерывное измерение скорости звука в смеси газов при разных давлениях с помощью акустического датчика, содержащего резонатор, представляющий собой полый цилиндр с высотой, равной нечетному количеству звуковых полуволн, диаметром, близким к длине полуволны, отверстиями для прохода газа, расположенными в средней части цилиндрической поверхности, источник и приемник звука, установленные в противоположных торцах резонатора, датчик температуры газа, соединенные с электронным блоком измерения резонансной частоты резонатора, температуры, давления, управления впускным и выпускным вентилями, расчетов скорости звука при разных давлениях, а также вычислений компонент газовой смеси и суммарной теплотворной способности газа.
Description
Полезная модель относится к устройствам для определения состава и теплотворной способности газов и может быть применена в газовой промышленности и энергетике.
В настоящее время теплотворная способность природного газа вычисляется как сумма теплотворных способностей отдельных составляющих газов, процентное содержание которых в смеси определяется, как правило, с помощью хроматографа.
Состав смеси газов может быть получен также и из анализа данных о скорости звука в смеси этих газов. Скорость звука в углеводородных газах хорошо изучена, она падает практически линейно с ростом усредненного молекулярного веса смеси газов. В промышленности используется измерение скорости звука в природном газе для изучения его характеристик (см, например, [1]). В этой установке измеряется скорость звука в природном газе, вносится получаемая извне поправка о содержании неуглеводородных смесей и затем по скорости звука в смеси углеводородных газов вычисляется их молекулярный вес и соответствующая ему теплотворная способность. Установка работает с пробами газа, при этом применяется времяпролетный метод измерения скорости звука, погрешность измерения которого составляет десятые доли процента.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является акустический анализатор для непрерывного контроля теплотворной способности углеводородных газов, описанный в патенте №57014. Этот газоанализатор выполнен в виде резонатора - полого цилиндра с высотой, равной нечетному числу звуковых полуволн и отверстиями для прохода газа, расположенными в середине образующей цилиндрической поверхности. Анализатор включает в себя также источник и приемник звука, установленные на противоположных торцах резонатора, и блок генерации, приема звука и измерения частоты, соединенный с источником и приемником звука, датчик температуры, микропроцессорный блок для вычисления молекулярного веса и теплотворной способности измеряемой смеси углеводородных газов.
Частота резонанса f определяется скоростью звука в газе, заполняющем резонатор:
где: V - скорость звука в газе, Кр - приведенная высота резонатора.
Скорость звука (v) рассчитывается по следующей формуле
, где: γ - показатель адиабаты ;
Cp - теплоемкость газа при постоянном давлении;
Cv=Cp-R - теплоемкость газа при постоянном объеме;
µ - молекулярная масса газа.
В этом приборе обеспечивается значительно более точное измерение скорости звука благодаря высокой добротности резонатора и тому, что измеряемой величиной является частота.
Однако, как и предыдущий метод, он может применяться только к смеси углеводородных газов или к природному газу, когда известен процент неуглеводородных примесей, как и в первом аналоге. Согласно ГОСТ 30319.0-96, для природного газа характерным является следующий компонентный состав основных газов: метан и другие углеводородные газы (от 60% до 100%), азот (до 16%), углекислый газ (до 16%).
Задача полезной модели состояла в определении процентного состава смеси газов и теплотворной способности этой смеси.
Указанная, задача решается тем, что предложен акустический газоанализатор, аналогичный описанному выше, но учитывающий различную сжимаемость различных газов [2].
Скорость распространения звука в смеси газов, характеризующихся разной скоростью звука в них, зависит от процентного содержания каждой компоненты и от давления.
На фиг.1 и 2 приведены зависимости частоты резонатора, описанного в последнем аналоге, и соответственно, скорости звука, которая пропорциональна частоте, от давления заполняющего газа для азота и метана, а на фиг.3 - зависимости частоты для различных смесей. Из графиков видно, что смеси при разных давлениях ведут себя по-разному, следовательно, измеряя частоту резонатора при нескольких давлениях, мы можем составить уравнения для нахождения процента примесных к основному газов, причем количество примесей соответствует числу измерений.
На фиг.4 изображена блок-схема такого акустического газоанализатора.
Он присоединяется к трубопроводу высокого давления 1 отводом 2. Акустический анализатор 3 включает в себя: резонатор 4, соединенный с электронным блоком 5 генерации колебаний, измерения резонансной частоты резонатора, температуры, давления, управления и расчетов, с отводом 2 высокого давления через управляемый вентиль 6 и с атмосферой через управляемый вентиль 7, а также прецизионный цифровой манометр 8.
Акустический резонатор (фиг.5) представляет собой полый цилиндр 1, выполненный, например, из металла. Высота цилиндра 1 равна нечетному числу звуковых полуволн, а диаметр приблизительно равен длине полуволны. В средней части образующей цилиндрической поверхности, где давление звуковой волны мало, выполнены сквозные отверстия 2 для прохода анализируемого газа.
На торцах камеры резонатора установлены источник 3 и приемник 4 звука, которые соединены с электронным блоком 5 генерации колебаний, измерения резонансной частоты резонатора, температуры, давления, управления и расчетов.
На внешней стенке измерительной камеры установлены датчик температуры 6, выполненный в виде платинового терморезистора с малой постоянной времени, также присоединенный к электронному блоку 5. Электронный блок связывается с внешними устройствами последовательным интерфейсом 9.
Акустический анализатор работает следующим образом.
В автоматическом режиме периодически или по команде извне, переданной по интерфейсной линии 9 (фиг.4), электронный блок 5 открывает управляемый впускной вентиль 6 при закрытом состоянии выпускного вентиля 7 до достижения максимального расчетного давления, например 50 ати, контролируемого цифровым манометром 8.
Электронный блок измеряет 5 частоту резонанса резонатора. Частота резонанса (f) определяется скоростью звука в газе, заполняющем резонатор 1:
где V - скорость звука в газе, Кр - приведенная высота резонатора.
Скорость звука (v) рассчитывается по следующей формуле
, где:
γ - показатель адиабаты
Ср - теплоемкость газа при постоянном давлении;
Cv=Cp-R - теплоемкость газа при постоянном объеме;
µ - молекулярная масса газа;
R - универсальная газовая постоянная;
Т - температура газа (К)
Электронный блок 5 производит вычисление скорости звука в смеси, вносит поправку связанную с показаниями датчика температуры 6.
Затем электронный блок дает команду на открытие выпускного вентиля для понижения давления до следующего расчетного, например 40 ати. после чего процедура измерений повторяется.
Если повторить процедуру вычисления скорости звука в смеси газов при давлениях в резонаторе например 30, 20, 10 и 1 ати, мы получим 6 уравнений для расчета процента 6 примесных газов к основному, например метану. Для проведения расчетов в память электронного блока 5 должны быть занесены скорости звука для различных сочетаний интересующих нас компонентных газов с шагом, например, 2 атм. Современные интерполяционные методы расчета обеспечат погрешность расчета, не превышающую десятую долю процента.
По процентному содержанию компонентных газов электронный блок 5 вычисляет теплотворную способность смеси, например природного газа и передает ее по интерфейсной линии 9 заказчику.
Литература.
1. R.M.Lueptow and S.Phillips, Acoustic for determing combustion properties of natural gas. Meas. Sci. Technol. 5, 1994, 1375-1381).
2. В.В.Еремин, С.И.Каргов, Н.Е.Кузьменко. Реальные газы, Москва 1998 г.
Claims (1)
- Акустический анализатор для непрерывного контроля состава и теплотворной способности природного газа (смеси газов), отличающийся тем, что производится непрерывное измерение скорости звука в смеси газов при разных давлениях с помощью акустического датчика, содержащего резонатор, представляющий собой полый цилиндр с высотой, равной нечетному количеству звуковых полуволн, диаметром, близким к длине полуволны, отверстиями для прохода газа, расположенными в средней части цилиндрической поверхности, источник и приемник звука, установленные в противоположных торцах резонатора, датчик температуры газа, соединенные с электронным блоком измерения резонансной частоты резонатора, температуры, давления, управления впускным и выпускным вентилями, расчетов скорости звука при разных давлениях, а также вычислений компонент газовой смеси и суммарной теплотворной способности газа.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009147722/22U RU95132U1 (ru) | 2009-12-23 | 2009-12-23 | Акустический анализатор для непрерывного контроля состава и теплотворной способности смеси газов (природного газа) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009147722/22U RU95132U1 (ru) | 2009-12-23 | 2009-12-23 | Акустический анализатор для непрерывного контроля состава и теплотворной способности смеси газов (природного газа) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95132U1 true RU95132U1 (ru) | 2010-06-10 |
Family
ID=42682053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009147722/22U RU95132U1 (ru) | 2009-12-23 | 2009-12-23 | Акустический анализатор для непрерывного контроля состава и теплотворной способности смеси газов (природного газа) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU95132U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112345636A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-02-09 | 上海中核维思仪器仪表有限公司 | 一种根据温度、压力和声速计算天然气组分的方法 |
-
2009
- 2009-12-23 RU RU2009147722/22U patent/RU95132U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112345636A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-02-09 | 上海中核维思仪器仪表有限公司 | 一种根据温度、压力和声速计算天然气组分的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9423331B2 (en) | Method of determining the energy content of a methane-rich gas mixture | |
CN112485175B (zh) | 一种岩石孔隙度测量方法及测量装置 | |
CN112505085B (zh) | 基于核磁共振的孔隙度有效应力系数测定方法 | |
CN107831103A (zh) | 一种压力脉冲衰减气测渗透率测试装置的精度评估方法 | |
CN114764057A (zh) | 一种利用甲烷气测定页岩孔隙体积的核磁共振方法及装置 | |
WO2019122292A1 (en) | Method for qualitative gas analysis | |
CN1287616A (zh) | 可燃气体的相对密度测量 | |
RU95132U1 (ru) | Акустический анализатор для непрерывного контроля состава и теплотворной способности смеси газов (природного газа) | |
JP7038056B2 (ja) | ガスエネルギー測定方法および関連装置 | |
Innocentini et al. | Modified pressure‐decay technique for evaluating the permeability of highly dense refractories | |
CN209945932U (zh) | 一种用于岩石气体高压吸附的测试仪器 | |
JP2000039347A (ja) | 流量検査装置 | |
Vega-Maza et al. | A Humidity Generator for Temperatures up to 200° C and Pressures up to 1.6 MPa | |
RU2446005C1 (ru) | Устройство для приготовления многокомпонентных газовых смесей | |
CN113933213A (zh) | 基于气体替代法的二元混合气体混气比测量方法及装置 | |
CN208780578U (zh) | 二氧化碳脱除量测量装置 | |
RU2450262C1 (ru) | Способ определения влагосодержания газов и устройство для его осуществления | |
JP7049421B2 (ja) | ガスエネルギー測定方法および関連装置 | |
CN113933212B (zh) | 基于气体密度外标法二元混合气体混气比测量方法及装置 | |
CN110245462B (zh) | 一种碳酸盐岩孔隙度预测方法及预测模型构建方法 | |
CN211553699U (zh) | 一种高温高压降内压孔隙度应力敏感性的测试装置 | |
CN109959578B (zh) | 一种用于岩石气体高压吸附的测试仪器及其测试方法 | |
CN113514135B (zh) | 基于质量流量反馈调节的流量盘流量测量装置和方法 | |
Kobata et al. | Accurate determination of differential pressure between two pressure balances using a pressure transducer | |
RU2478195C1 (ru) | Способ оперативного определения коэффициента сжимаемости газов и их смесей |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20131224 |