SU1108304A1

SU1108304A1 - Method of determining index of gas adiabatic curve

Info

Publication number: SU1108304A1
Application number: SU833585531A
Authority: SU
Inventors: Юрий Викторович Дюмин; Петр Никитович Козлов
Original assignee: Предприятие П/Я М-5539
Priority date: 1983-04-27
Filing date: 1983-04-27
Publication date: 1984-08-15

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ АДНАКАТЫ ГАЗА путем его расширев атмосферу ни и измерени параметров, отличающийс тем, что, с целью повышени точности определени , расширение газа производ т в вихревой трубе - с получением холодного и гор чего потоков и замер ют температурный перепад между ними, а показатель адиабаты определ ют по отношению полученного температурного перепада к температурному перепаду, замеренному при расширении газа с известным показателем адиабаты в этой же вихревой трубе при одинаковых услови х входа в вихретоковую трубу, перепадах давлений в ней и дол х холодного-потока. (Л J оо 00 о 4 fto./METHOD FOR DETERMINING THE INDICATOR OF GAS ADNACATES by expanding its atmosphere and measuring parameters, characterized in that, in order to increase the accuracy of the determination, the gas is expanded in a vortex tube to produce cold and hot flows and measure the temperature difference between them, and the indicator adiabats are determined by the ratio of the temperature difference to the temperature difference measured during the expansion of the gas with a known adiabatic index in the same vortex tube under the same conditions of entry into the vortex etokovuyu pipe, the pressure drop therein, and fractions of a cold-flow. (L J oo 00 about 4 fto./

Description

11 Изобретение откоситс к технике определени термодинамических и теплофизических свойств газов и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей , металлургической энергетической и р де других отраслей промьшшенности. Известен способ определени показател адиабаты, основанный на определении химического состава исследуе мого газа и последующем расчете его показател адиабаты по известным зависимост м 1 . Однако указанный способ отличаетс малой надежностью, невысокой точностью , высокой инерционностью. Способ определени показател адиабаты газа с помощью газоанализаторов дает большую погрешность результата, трудоемок , предполагает знание состава газов в смеси, трудноосуществим в промышленных услови х (т.е. когда параметры газа имеют широкий диапазон по влажности, запыленности, давлению , температуре, расходу при измен ющемс химическом составе газа и т.д.) . Известен также способ определени показател адиабаты газа путем его расширени и измерени параметров, заключающийс -в том, что исследуемый газ разгон ют в газодинамическом cort ле, имеющем угловой переход к сверхзвуковой части, измер ют статическое давление газа в критическом сечении сопла и полное давление газа, и по величине отношени этих давлений вычисл ют с помощью известных аналити ческих зависимостей дл идеального . газа показатель адиабаты исследуемо го газа. Данный способ дает возможность уменьшить врем определени показател адиабаты по сравнению с газоанализаторами 2J. Однако известный способ обладает невысокой точностью (особенно в случае разреженных газов) ,так как погрешность определени показател адиабат в 4,5-5,0 раз больше погрешности изм рени давлени , котора составл ет н менее 0,5%. Кроме того, этот способ имеет ограниченную область применени так как предназначен дл исследовани только одноэлементных газов. Целью изобретени вл етс повыше ние точности определени показател адиабаты газа. Поставленна цель достигаетс тем что согласно способу определени пока зател адиабаты газа путем его расширени и измерени параметров, расшире ние газа производ т в вихретоковой трубе с получением холодного и гор че го потоков и замер ют температурный перепад между ними, а показатель адиа баты определ ют по отношению полученного температурного перепада к температурному перепаду, замеренному при 04 расширении газа с известным показателем адиабаты в этой же вихревой трубе при одинаковых услови х входа в вихретоковую трубу, перепадах давлений в ней и дол х холодного потока. На фиг. 1 представлена схема устройства дл осуществлени способа определени показател адиабаты; на фиг. 2 - экспериментально полученна зависимость отношени температурного перепада вихревой трубы при работе на исследуемом газе к температурному перепаду при работе на чистом воздухе при равных в обоих случа х услови х входа в вихревую трубу, перепадах давлений и коэффициенте с«1 от показател адиабаты зс. Устройство содержит источник перепада давлени , например компрессор 1, работак ций на напорную сеть, вихревую трубу 2, прибор 3, регистрирующий температурный перепад трубы, тем-пературу газа на трубе и давление raза на входе в трубу. Вход вихревой, трубы соединей с выходом компрессора 1, а гор чий и холодный выходы вихревой трубы соединены с входом компрессора 1. Исследуемый газ поступает на вход вихревой трубы 2 и расшир етс в ней, раздел сь на выходе из трубы 2 на два потока: холодный (с температурой, меньшей чем на входе ) и гор чий (с температурой, большей чем на входе Л Затем холодный и гор чий газ сбрасываютс в компрессор 1. Прибор 3 регистрирует температуру газа на входе в трубу 2 и температурный перепад трубы 2. Прибор 4 регистрирует давление газа на входе в трубу 2 и перепад давлени газа на трубе 2. Предварительно вихревую трубу тарируют на газе с известным показателем адиабаты, например, на воздухе, т.е. экспериментально получают в ви- графиков или таблиц параметрические зависимости величины температурного перепада от условий входа, перепада давлений и доли холодного потока вихревой трубы. По измеренным при работе на исследуемом газе значени м температуры и давлени на входе в вихревую трубу перепада давлени на ней и из- . вестной доле холодного потока наход т по тарировочным зависимост м на воздухе соответствующий температурный перепад трубы при работе на воздухе , Затем определ ют коэффициент «i и по нему с помощью графической зависимости (фиг. 2) определ ют величину зе исследуемого газа. При недостаточной точности результата , полученной с помощью зависимости , представленной на фиг. 2, могут быть предварительно получены тариро рч ные зависимости не только дл 11 The invention approaches the technique for determining the thermodynamic and thermophysical properties of gases and can be used in chemical, petroleum refining, metallurgical energy, and a number of other industries. The known method for determining the adiabatic index is based on the determination of the chemical composition of the test gas and the subsequent calculation of its adiabatic index from the known dependences 1. However, this method is distinguished by low reliability, low accuracy, high inertia. The method of determining the gas adiabatic index using gas analyzers gives a large error in the result, laborious, implies knowledge of the composition of gases in the mixture, is difficult to implement in industrial conditions (i.e. when the gas parameters have a wide range of humidity, dust, pressure, temperature, flow rate chemical composition of the gas, etc.). There is also known a method for determining the gas adiabat index by expanding it and measuring the parameters, which means that the test gas is accelerated in a gas-dynamic cort, which has an angular transition to the supersonic part, measures the static gas pressure in the nozzle throat and the total gas pressure and the ratios of these pressures are calculated using known analytic dependencies for the ideal. gas is the adiabatic index of the gas under investigation. This method makes it possible to reduce the time to determine the adiabatic index compared to gas analyzers 2J. However, the known method has a low accuracy (especially in the case of rarefied gases), since the error in determining the adiabatic index is 4.5-5.0 times the error in measuring pressure, which is n less than 0.5%. In addition, this method has a limited scope as it is intended to study only single-element gases. The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the gas adiabat index. This goal is achieved by the fact that, according to the method of determining the adiabat index of a gas by expanding it and measuring parameters, the gas is expanded in a eddy current tube to produce cold and hot flows and the temperature difference between them is measured, and the adiabatic index is determined by the ratio of the temperature difference obtained to the temperature difference measured at 04 gas expansion with a known adiabatic index in the same vortex tube under the same conditions of entry into the vortex tube, the difference ah pressure in it and the long flow of cold. FIG. 1 shows a diagram of an apparatus for carrying out a method for determining an adiabatic index; in fig. 2 - experimentally obtained dependence of the temperature difference of the vortex tube when operating on the test gas to the temperature differential when operating in clean air under equal conditions in both cases of entry into the vortex tube, pressure drops and coefficient c 1 on the adiabatic rate zs. The device contains a source of pressure differential, for example, a compressor 1, operations on a pressure network, a vortex tube 2, an instrument 3 that records the temperature difference of the tube, the temperature of the gas on the tube, and the pressure at the inlet to the tube. The vortex inlet, the pipe connections to the compressor 1 outlet, and the hot and cold outputs of the vortex pipe are connected to the compressor 1 inlet. The test gas enters the inlet pipe of the vortex pipe 2 and expands therein, separating at the outlet of pipe 2 into two streams: cold (with a temperature lower than the inlet) and hot (with a temperature greater than the inlet L) Then the cold and hot gas is discharged into the compressor 1. Device 3 records the gas temperature at the pipe inlet 2 and the temperature difference of the pipe 2. Device 4 registers the gas pressure at the inlet to pipe 2 and gas pressure drop across pipe 2. A pre-vortex pipe is calibrated with gas with a known adiabatic index, for example, in air, i.e., experimentally, in graphs or tables, parametric dependences of the temperature differential on inlet conditions, pressure drop and cold flow fraction of the vortex tube. According to the temperature and pressure at the inlet to the vortex tube, the differential pressure on and out of the vortex tube measured when working on the test gas. a known fraction of the cold flow is determined by the calibration dependencies in air, the corresponding temperature difference of the pipe when operating in air. Then the coefficient i is determined and the value of the test gas is determined from it using the graphical dependence (Fig. 2). With a lack of accuracy of the result obtained using the dependences presented in FIG. 2, tarot dependencies not only for

воздуха I 1,4) г но и дл аргона (,67), углекислого газа (,3) водорода () фреона ( 1,2) и др. В этом случае показЛель адиабаты исследуемого газа определ ют интерпол ционным путем.air I 1,4) g but also for argon (, 67), carbon dioxide (, 3) hydrogen () freon (1,2), etc. In this case, the adiabatic index of the test gas is determined by interpolation.

Область применени способа может быть расширена и дл исследовани газа в случае, если перепад давлени на вихревой трубе недостаточен. Дл The scope of application of the method can also be extended to investigate gas in the event that the pressure drop across the vortex tube is insufficient. For

этого может быть использован подкачивающий насос 5 (фиг. 1), установленный последовательно с трубой.This can be used booster pump 5 (Fig. 1), installed in series with the pipe.

Устройство может быть упрощено при исследовании газов, наход щихс под большим давлением (2,0-3,5 атаThe device can be simplified in the study of gases under high pressure (2.0-3.5 atm

и выше). Дл этого может быть использован газовоздуыный тракт, св зывающий выход вихревой трубы с атмосферой , с установленным в нем регулирующим вентилем 6 (при этом специального источника перепада давлени не требуетс ).and higher). For this, a gas-air duct connecting the outlet of the vortex tube with the atmosphere with the control valve 6 installed therein can be used (with no special pressure drop source required).

Данный способ позвол ет увеличить точность определени показател адиабаты исследуемых газов по сравнению с прототипом в 2 и более раз, дает возможность расширить область применени по. сравнению с прототипом дл исследовани любых газов и их смесей (а не только однокомпонентных ), с любым уровнем давлени .This method makes it possible to increase the accuracy of determining the adiabatic index of the gases under investigation, as compared with the prototype, by a factor of 2 or more, which makes it possible to expand the range of application of. compared with the prototype for the study of any gases and their mixtures (and not only single-component), with any level of pressure.

0.80.8

Claims

METHOD FOR DETERMINING A GAS ADIABATE INDICATOR by expanding it and measuring parameters, characterized in that, in order to increase the accuracy of determination, the gas is expanded in a vortex tube to produce cold and hot flows and the temperature difference between them is measured, and the adiabatic index is determined by the ratio of the resulting temperature difference to the temperature difference measured during gas expansion with a known adiabatic exponent in the same vortex tube under the same conditions of entry into the eddy current pipe, epadah giving ⁹ tions therein and fractions of cold flow.

S atmosphere