SU1041930A1

SU1041930A1 - Gas characteristic determination method

Info

Publication number: SU1041930A1
Application number: SU813358850A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Иванович Щелоков; Михаил Владимирович Коротков
Original assignee: Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева
Priority date: 1981-11-25
Filing date: 1981-11-25
Publication date: 1983-09-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗА, включающее., цилиндрический корпус, разделенный при помощи диафрагмы с отверсти ем на -две камеры - накопительную и измерительную, последн из которых снабжена регистрирующим прибором с датчиком давлени , обе камеры подключены к системам пфдвода и отвода газа, отличающеес тем, что, с целью сокращени времени определени характеристик при сохранен1 и высокой степени точности, оно снабжено примыкающей к накопительной камере и соединенной с системой подвода газа импульсной камерой с отверстием дл сброса, перекрытьпч пленкой и мембраной, размещенной между камерами,ji (Л с 4 СО соA DEVICE FOR DETERMINATION OF GAS CHARACTERISTICS, including., A cylindrical body, divided by means of a diaphragm with an opening on —two cameras — accumulative and measuring, the latter of which is equipped with a recording device with a pressure sensor; that, in order to reduce the time required for determining the characteristics while maintaining1 and a high degree of accuracy, it is equipped with an impulse chamber with a gas supply adjacent to the gas supply system a hole for discharge, cover the film with a membrane and a membrane placed between the chambers, ji (L with 4 CO with

Description

Фиг.1 1

Изобретение относитс к устройствам дл определени теплофизических свойств газового топлива и предназначено дл экспресс-методов определени характеристик газа в стационарных услови х или в услови х передвижной лаборатории.The invention relates to devices for determining the thermophysical properties of gaseous fuels and is intended for express methods for determining the characteristics of a gas under stationary conditions or under conditions of a mobile laboratory.

Известен дроссельный газоанализатор , состо щий из двух последовательно соединенных дросселей проточного типа, через которые анализируемый газ подаетс дискретными дозами }.A choke gas analyzer is known, consisting of two flow-through chokes connected in series, through which the analyzed gas is supplied with discrete doses}.

Недостатками данного устройства вл етс Наличие двух последовательно включенных дросселей, необходимость обеспечени протока в одном канале газа-эталона и анализируемого газа через дроссель в несмешанном состо нии, большие погрешности в измерени х из-за инерционности вторичных приборов.The disadvantages of this device are the presence of two series-connected chokes, the need to ensure the flow in one channel of the reference gas and the gas to be analyzed through the choke in an unmixed state, large errors in measurements due to the inertia of the secondary devices.

Известно устройство дл определени характеристик газа, включающее цилиндрический корпус, разделенный при помощи диафрагмы с отверстием на две камеры - накопительную и измерительную , последн из которых снабжена регистриругадим прибором с датчиком давлени , обе камеры подключены к системам подвода и отвода газа 2 3.A device for determining gas characteristics is known, which includes a cylindrical body divided by a diaphragm with an opening into two chambers — accumulative and measuring, the latter of which is equipped with a recording device with a pressure sensor; both chambers are connected to gas inlet and outlet systems 2 3.

Недостатком известного устройства вл етс длительность процесса определени .A disadvantage of the known device is the duration of the determination process.

Цель изобретени - сокращение времени определени характеристик при сохранении высокой степени точности .The purpose of the invention is to reduce the time of characterization while maintaining a high degree of accuracy.

Поставленна цель достигаетс тем, что устройство, включающее цилиндркческий корпус, разделенный при помощи диафрагмы с отверстием на.две камеры - накопительную и измерительную , последн из которых снабжена регистрирующим прибором с датчиком давлени , обе камеры подключены к системам подвода и отвода газа, снабжено примыкающей к накопительной камере и соединенной с системой подвода газа импульсной камерой с отверстием дл сброса , перекрытым пленкой и мембраной, размещенной между камерами.The goal is achieved by the fact that the device, which includes a cylindrical housing, separated by a diaphragm with an opening on the two chambers — a cumulative and a measuring one, the latter of which is equipped with a recording device with a pressure sensor, is connected to the gas inlet and outlet systems an accumulation chamber and a pulse chamber connected to the gas supply system with a discharge opening covered by a film and a membrane placed between the chambers.

На фиг.1 изображена схема устройства дл определени характеристик газа; на фиг.2 - корпус устройства , разрез.Figure 1 shows a diagram of a device for determining gas characteristics; figure 2 - the device, section.

Устройство содержит цилиндричесий корпус 1, разделенный при помои диафрагмы.2 с отверстием 3 (фиг.2) на камеры - накопительную 4, измериельную 5 с регистрирующим прибором и датчиком 7 давлени и импульсную 8 с отверстием 9 сброса (фиг.2), ерекрытым пленкой 10, мембраной 11, азмещенной между импульсной 8 и наопительной 4 камерами, систему 12 одвода газа с вентил ми 13,14 и 15,The device contains a cylindrical body 1, divided by diaphragm 2 through a hole 3 (Fig. 2) into chambers — a cumulative 4, measuring 5 with a recording device and a pressure sensor 7, and a pulsed 8 with a discharge hole 9 (Fig. 2), with a foil 10, a membrane 11 placed between the pulse 8 and the heating 4 chambers, a gas metering system 12 with valves 13, 14 and 15,

систему 16 отвода газа с вентил ми 17 и 18, теплообменник 19- и иглу 20.gas exhaust system 16 with valves 17 and 18, heat exchanger 19 and needle 20.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Отверстие 9 сброса закрываетс тонкой пленкой 10. Открываютс вентили 17,18 14 и 15 и осуществл етс продувка накопительной 4 и измерительнойThe opening 9 of the discharge is closed with a thin film 10. The valves 17.18 14 and 15 are opened and the collection 4 and the measuring valve are purged.

камер газом-эталоног- вchambers gas-standard-

качестве которого может использоватьс сухой Воздух, углекислый газ и т.д. После продувки вентили 17,18 14 и 15 закрываютс . Открываетс вентиль 13 и подаетс газ- эталон , в импульсную камеру 8, где создаетс небольшое избыточное давление (2030 мм вод.ст., после чего вентиль 13 закрываетс . В св зи с тем, что импульсна камера 8 находитс под небольшим избыточным давлением, через мембрану 11, котора прогибаетс и занимает новое положение (показано пунктирной линией на фкг,2 создаетс подпор в накопительной камере 4. Начальное давление в накопительной камере 4 с учетом подпора фиксируетс датчиком 7 и записываетс регистрйрук дим прибором 6 (например, осциллограф Н-115, потенциометр КСП-4 ). Острой иглой 20 прокалываетс пленка 10, при зтс в импульсной камере 8 происходит мгновенный сброс давлени , что приводит к перетоку газа из камеры 5 в камеру 4 через малое отверстие 3 в диафрагме 2 . :which can be used dry air, carbon dioxide, etc. After purging, the valves 17.18 14 and 15 are closed. The valve 13 is opened and the gas standard is supplied to the pulse chamber 8, where a small overpressure is created (2030 mm of water column), after which the valve 13 is closed. Due to the fact that the pulse chamber 8 is under a slight overpressure, The membrane 11, which bends and occupies a new position (shown by a dotted line on the phg, 2) creates a backwater in the accumulation chamber 4. The initial pressure in the accumulation chamber 4, taking into account the backpressure, is recorded by the sensor 7 and recorded with a register 6 by the instrument 6 P . Tentsiometr KSP-4) Acute needle 20 is pierced film 10, a pulse ZTS chamber 8 there is an instantaneous release of pressure, which leads to the inflow of gas from chamber 5 to chamber 4 through a small aperture in the diaphragm 3 2.:

Динамика изменени давлени в накопительной и измерительной камера фиксируетс высокочувствительным .датчиком 7, а сам процесс записываетс на регистрирующем приборе 6. После этого открываютс вентили 17, 18,14, 15 и осуществл етс продувка накопительной 4 и измерительной 5 камер исследуемым газом. После продувки вентили 17,18, 14 ,15,закрыв&ютс и повтор ютс операции, аналогичные действию с газом-эталоном.The pressure change in the storage and measurement chamber is recorded by a highly sensitive sensor 7, and the process itself is recorded on the recording device 6. After this, the valves 17, 18, 14, 15 are opened and the storage chamber 4 and the measurement 5 are blown with the test gas. After purging the valves 17, 18, 14, 15, close & and repeat operations similar to the action with the reference gas.

Сравнива врем изменени давлени до контрольного значени , определ ют динамическую в зкость и плотность исследуемого газа по известным в з- кости и плотности газа-эталона, что дает возможность рассчитать теплофизические характеристики газового топлива по углеродному числу. В процессе эксперимента температура газов может быть различной. Выравнивание температур газов осуществл етс с помощью микротеплообменника 19 типа труба в трубе. . By comparing the time of pressure change to the reference value, the dynamic viscosity and density of the test gas are determined from those known in viscosity and density of the reference gas, which makes it possible to calculate the thermophysical characteristics of the gaseous fuel by the carbon number. During the experiment, the temperature of the gases may be different. The temperature equalization of the gases is carried out using a micro heat exchanger 19 such as a pipe in a pipe. .

Так как газ-эталон и исследуемый газ имеют разную в зкость, то динамика изменени давлени этих газов в нкопительной 4 и измерительной 5 камерах будет различной.Since the reference gas and the gas under investigation have different viscosities, the dynamics of changes in the pressure of these gases in the accumulation 4 and measurement 5 chambers will be different.

Если в начальный момент времени в накопительной и измерительной камерах давление PQ, то при заполнении этой полости газом-эталоном давление Р установитс в ней через некоторое, врем t, а при заполнении ее иссле. дуемым газом - через -t. При малых перепадах давлени , -когда осуществл етс переток.исследуемого газа и газа-эталона через отверсти диафрагмы, верно соотношение и -и 2 .. И 3 h 14 2 T-1t где ч - динамическа в зкость газа-t эталона; t - перетока газа-эталона; 1л динамическа в зкость исследуемого газа; 2 врем перетока исследуемого К 1,1 - коэффициент трубки. Известно, что при малых перепадах давлений скорости истечени различных газов обратно пропорциональны квадрат ным корн из их. плотностей. Таким образом, полученные кривые изменени давлени , дают информацию о плотноети газа . --. где ру - плотность исследуемого газа.; f - плотность газа- этсшона; t2 врем перетока исследуемого t - врем перетока- газа-эталойа. Име две физические характеристики (p)1,)f все другие рассчитывгиот по углеродному числу. Определение плотности р , динами ческой в зкости ч провод т следующим образом., . Врем перетока газа-эталона и исследуемого газа фиксируют на осциллограмме шлейфового осциллографа Н-115 с точностью до 0,002 с. . Динамика изменени давлений в накопительной полости фиксируетс мембранным датчиком с индуктивным преоб- разователем стандартного датчика ДДг-1 включаемьм в мостовую схему индикатора давлени ИД-2И. Максимальна / чувствительность измерительной схемы датчик ДИ-2И-осциллограф Н-115 с галь ванометром-вставкой типа М-005-03 раи на 10 мм/мм вод.ст., т.е. при изме- jнении давлени на 1 мм вод.ст. световое п тно на экране осгциллографа отклон ётс на 10 мм. Порог чувствительности не превышает 0,18 мм вод.ст. В опытах по определению теплофиических свойств газа производ т равнение времени изменени давлени ри истечении газа-эталона, и иссле-: уемого газа до некоторого контро ього значени (любого, в зависимости т требуемой точности),Рц 5мм вод.ст. Так,при одинаковой скорости про жки осциллографной бумаги расчет добнее проводить по длине рабочего частка осциллограммы, что может обеспечить большую точность t -Jn и t -Ь2 1- V 2 V где V - скорость дви кени осциллографной бумаги, мм/с; L, (L.- длина рабочего участка бумаги . к v,fe) : Коэффициент К трубки представл ет собой тарировочный коэффициент, завис щий от вида газа-эталона и материала мембраны. Так сравнение результатов измерени динамической в зкости газа-эталона (углекислого газа двум разными методами позволило установить величину К 1,10. По осциллограмме длина записи процесса падени давлени газа-эталона составила 1523 мм, а природного газа 990 мм. К- «-изм Тсо„ -fe,,HO,e-i( r:i5,-f--(0 1523 «2 Измерение плотности по времени изменени давлени дает / Y 7 990 Р.„-РС,()М.-(, ,8,5 Име две физические характеристики (1(р),все другие рассчитывают -по углеродному числу. Предлагаемое устройство простое по конструкции, компактное,, не требует больших производственных площадей . Eio использование позвол ет значительно сократить врем определени характеристик газового топлива. Особенно перспективно п рименение предлагаемого устройства дл различного рода контрольных- проверок, дл Наладочных испытаний теплового обоборудовани . Оно может быть смонтировано на передвижной лаборатории. При составлении номограмм расчетна часть значительно упроститс .If at the initial time in the cumulative and measuring chambers the pressure PQ, then when the cavity is filled with the standard gas, the pressure P will be established in it after some time t, and when it is filled, it is investigated. blown gas through -t. At low pressure drops, when the gas under study and the reference gas flow through the diaphragm apertures, the ratio is and -and 2. And 3 h 14 2 T-1t where h is the dynamic viscosity of the gas-t of the reference; t is the flow of the reference gas; 1 liter of dynamic viscosity of the test gas; 2 time flow of the investigated K 1,1 - the coefficient of the tube. It is known that at small pressure differences the flow rates of various gases are inversely proportional to the square root of them. densities. Thus, the resulting pressure change curves provide information about the density of the gas. -. where py is the density of the gas under study .; f is the density of the gas; t2 time of the flow of the investigated t - time of the flow of the gas-etaloy. It has two physical characteristics (p) 1,) f all other calculations of the carbon number. The determination of density p, dynamic viscosity h is carried out as follows.,. The time of flow of the reference gas and the test gas is fixed on an oscillogram of an H-115 oscilloscope with an accuracy of 0.002 s. . The dynamics of pressure changes in the cumulative cavity is recorded by a membrane sensor with an inductive transducer of a standard DDG-1 sensor included in the bridge circuit of the pressure indicator ID-2I. The maximum / sensitivity of the measuring circuit is the HI-115 DI-2I oscilloscope with a galvanometer-insert type M-005-03 rai 10 mm / mm water column, i.e. when the pressure is changed by 1 mm of water. the light spot on the osgcillograph screen is deflected by 10 mm. The threshold of sensitivity does not exceed 0.18 mm water. In experiments on the determination of the thermal properties of a gas, the time taken to change the pressure during the outflow of the reference gas and the gas under investigation to a certain control value (any, depending on the required accuracy), Rc 5mm water. So, at the same speed of oscillograph paper, the calculation is better done along the length of the working section of the oscillogram, which can provide greater accuracy t -Jn and t -L2 1 - V 2 V where V is the speed of the oscillograph paper, mm / s; L, (L.- length of the working section of the paper. To v, fe): The K coefficient of the tube is a calibration factor depending on the type of reference gas and the membrane material. Thus, comparing the results of measuring the dynamic viscosity of a reference gas (carbon dioxide using two different methods allowed us to determine the value K 1.10. According to the oscillogram, the recording length of the process of pressure drop of the reference gas was 1523 mm, and natural gas 990 mm. K-3T "-Fe ,, HO, ei (r: i5, -f - (0 1523" 2 Density measurement over time pressure change gives / Y 7 990 R.) - RS, () M. ((,, 8.5 It has two physical characteristics (1 (p), all others are calculated based on carbon number. The proposed device is simple in design, compact, does not require large The use of the proposed device for various kinds of control checks, for commissioning tests of thermal equipment, can be mounted on a mobile laboratory. When compiling nomograms, the design part will be considerably simplified.

9 89 8

If iIf i

Claims

DEVICE FOR DETERMINING GAS CHARACTERISTICS, including ..

a cylindrical body, separated by a diaphragm with an opening on the two cameras — storage and measuring, the last of which is equipped with a recording device with a pressure sensor, both chambers are connected to gas supply and exhaust systems, characterized in that, in order to reduce the time of characterization while maintaining a high degree of accuracy, it is equipped with a pulse chamber adjacent to the storage chamber and connected to the gas supply system with a discharge opening, a covered film and a membrane placed m between cameras, <

SU, "1041930>