SU1763970A2

SU1763970A2 - Method for dissolved in liquid gas amount measuring

Info

Publication number: SU1763970A2
Application number: SU904868540A
Authority: SU
Inventors: Людмила Петровна Кравцова; Евгений Семенович Чистяков
Original assignee: Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1992-09-23

Abstract

Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл определени количества растворенных газов в жидкости. Целью изобретени вл етс расширение диапазона измерений. Количество растворенных газов определ етс по тарировочным зависимост м n f(cz), где п - количество пузырьков газа за фиксированный отрезок времени, образующихс при дегазации жидкости ультразвуковыми колебани ми с амплитудой, обеспечивающей выделение газа из жидкости в виде стабильной последовательности одиночных пузырьков. Новым в способе вл етс то, что тарировочные кривые и количество растворенных газов в недонасыщенных по газосодержанию жидкост х определ ют при сниженном давлении над жидкостью 2 илThe invention relates to a measuring and control technique and can be used to determine the amount of dissolved gases in a liquid. The aim of the invention is to expand the measurement range. The amount of dissolved gases is determined by the calibration dependencies nf (cz), where n is the number of gas bubbles in a fixed period of time, which are formed during the degassing of the liquid by ultrasonic oscillations with an amplitude that ensures the evolution of gas from the liquid in the form of a stable sequence of single bubbles. A new method is that the calibration curves and the amount of dissolved gases in undersaturated liquids in liquids are determined at reduced pressure over liquid 2 or less.

Description

слcl

сwith

Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике, в частности к способам контрол количества растворенных газов в жидкостиThe invention relates to a measuring and control technique, in particular to methods for controlling the amount of dissolved gases in a liquid.

В основном в изобретении по а.с. № 678402 описан способ определени количества растворенных газов в жидкости путем ее дегазации ультразвуковыми колебани ми с амплитудой, обеспечивающей выделение газа из жидкости в виде стабильной последовательности одиночных пузырьков , подсчета их количества п за фиксированный отрезок времени и определени количества растворенных газов а по тарировочным кривым п f (а).Mainly in the invention by A.S. No. 678402 describes a method for determining the amount of dissolved gases in a liquid by degassing it with ultrasonic oscillations with an amplitude that ensures the release of gas from a liquid as a stable sequence of single bubbles, counting their number n in a fixed period of time and determining the amount of dissolved gases by the calibration curves n f (but).

Однако известный способ имеет недостаточный диапазон измерени . Это обусловлено тем, что в известном способе выделение газа из жидкости в виде стабильной последовательности одиночных пузырьков осуществл етс за счет возбуждени в жидкости процесса циклической газовой кавитации (ЦГК). Дл возбуждени процесса ЦГК необходимо, чтобы амплитуда ультразвуковых колебаний превысила некоторое пороговое значение, завис щее от количества растворенного газа в Жидкости и размера микропузырьков В то же врем дл последовательного образовани одиночных пузырьков в фокусе излучател с последующим их выталкиванием, величина звукового давлени не дол кна превышать значени , при котором пузырьки начинают разрушатьс за счет действи поверхностных волн.However, the known method has an insufficient measuring range. This is due to the fact that in a known method the gas is emitted from a liquid in the form of a stable sequence of single bubbles due to the initiation of cyclic gas cavitation (CGC) in a liquid. To excite the CPH process, it is necessary for the amplitude of ultrasonic vibrations to exceed a certain threshold value, depending on the amount of dissolved gas in the Liquid and the size of the microbubbles. At the same time, for the successive formation of single bubbles in the radiator focus and their subsequent ejection, the sound pressure does not exceed the value at which bubbles begin to collapse due to the action of surface waves.

Дл недонасыщенной по газосодержанию жидкости это давление оказываетс меньше порогового давлени ультразвуковых колебаний, вследствии чего в такой жидкости процесс ЦГК не возникает.For a liquid that is undersaturated in gas content, this pressure is less than the threshold pressure of ultrasonic oscillations, as a result of which a CGC process does not occur in such a liquid.

ОABOUT

соwith

33

оabout

N3N3

Целью дополнительного изобретени вл етс расширение диапазона измерени .The object of the further invention is to expand the measuring range.

Это достигаетс тем, что в способе определени количества растворенных газов в жидкости (1) путем ее дегазации ультразвуковыми колебани ми с амплитудой, обеспечивающей выделение газа из жидкости в виде стабильной последовательности одиночных пузырьков, подсчета их количе- ства за фиксированный отрезок времени и определени количества растворенных газов по тарировочным кривым n f («}, дл недонасыщенных по газосодержанию жидкостей над поверхностью жидкости созда- ют давлениеThis is achieved by the fact that in the method of determining the amount of dissolved gases in a liquid (1) by degassing it with ultrasonic oscillations with an amplitude that ensures the release of gas from a liquid as a stable sequence of single bubbles, counting them for a fixed period of time and determining the amount of dissolved gases gases by the calibration curves nf (“}, for undersaturated gas contents of liquids above the surface of the liquid create pressure

Р 0,9Р 0,9

Ратм. аRatm. but

asas

где Ратм. - атмосферное давление;where is ratm. - Atmosphere pressure;

«1 - минимальное измер емое количество раствореннх в жидкости газов;"1 is the minimum measurable amount of gases dissolved in a liquid;

as - насыщенное количество газа в жидкости при атмосферном давлении,as is the saturated amount of gas in a liquid at atmospheric pressure,

а сн тие тарировочной кривой и измерение количества выделенных из исследуемой жидкости газовых пузырьков осуществл ют при этом давлении.and the removal of the calibration curve and the measurement of the amount of gas bubbles isolated from the test liquid is carried out at this pressure.

Снижением статического давлени до величины Р обеспечиваетс искусственный перевод жидкости из недонасыщенного раствора в перенасыщенный, что приводит к снижению пороговых значений амплитуд ультразвуковых колебаний до величин, при которых образуетс процесс ЦГК, т.е. выделение газа из жидкости з виде стабильной последовательности одиночных пузырьков,By reducing the static pressure to the value of P, an artificial transfer of the liquid from the undersaturated solution to the supersaturated solution is provided, which leads to a decrease in the threshold values of the amplitudes of the ultrasonic oscillations to the values at which the CPH process is formed, i.e. gas evolution from a liquid in the form of a stable sequence of single bubbles,

На фиг.1 представлена блок-схема устройства , реализующа способ измерени ; на фиг,2 - тарировочные кривые.Figure 1 shows a block diagram of a device that implements a measurement method; in FIG. 2, calibration curves.

Определение количества растворенных газов в жидкости предлагаемым способом осуществл ют следующим образом, Пробу жидкости отбирают в полый цилиндриче- ский излучатель, который возбуждаетс от генератора электрических колебаний, Регулировкой выходного напр жени генератора устанавливают амплитуду ультразвуковых колебаний, обеспечивающую выделение газа из жидкости в виде стабильной последовательности одиночных пузырьков . Если процесс ЦГК не возникает, то измерени провод т при пониженном статическом давлении над поверхностью жид- кости. Величину статического давлени Р выбирают в зависимости от измер емого минимального количества растворенных в жидкости газов «согласно соотношениюThe determination of the amount of dissolved gases in a liquid by the proposed method is carried out as follows. A sample of the liquid is taken into a hollow cylindrical emitter that is excited by an electrical oscillator. bubbles. If the CHP process does not occur, the measurements are carried out under reduced static pressure above the surface of the liquid. The value of static pressure P is chosen depending on the measured minimum amount of gases dissolved in the liquid according to the ratio

Р 0,9Р 0,9

«1"one

«S"S

5 0 5 5 0 5

00

5five

0 5 0 5

0 0

5 0 5 5 0 5

Затем за фиксированный отрезок времени подсчитывают число образующихс пузырьков а фокусе излучател .Then, over a fixed period of time, the number of bubbles formed is counted in the focus of the radiator.

Количество растворенных газов «определ ют по тарировочным кривым n f(«) и измеренному числу пузырьков п. Тарировочные кривые снимают предварительно. При этом амплитуды ультразвуковых колебаний и величины статических давлений при тарировке и измерени х выбирают одинаковыми .The amount of dissolved gases "is determined by the calibration curves n f (") and the measured number of bubbles n. Calibration curves are preselected. In this case, the amplitudes of the ultrasonic oscillations and the values of the static pressures during calibration and measurements are chosen to be the same.

Устройство состоит из ультразвукового генератора 1. подключенного к детектору 2 и полому цилиндрическому излучателю 3, вмонтированному в измерительный герметичный сосуд, в который заливаетс исследуема жидкость 4. Выход детектора 2 соединен с одним из входов электронного ключа 5, второй вход которого подключен к реле 6 времени, а выход - к счетчику 7 импульсов . К измерительному сосуду подключен манометр 8 и вакуумный насос 9.The device consists of an ultrasonic generator 1. connected to the detector 2 and a hollow cylindrical emitter 3 mounted in a sealed measuring vessel into which the test fluid is poured 4. The output of the detector 2 is connected to one of the inputs of the electronic switch 5, the second input of which is connected to the time relay 6 and the output is to the counter of 7 pulses. A manometer 8 and a vacuum pump 9 are connected to the measuring vessel.

Работа устройства при измерении происходит следующим образом.The operation of the device during measurement is as follows.

Исследуемую пробу жидкости 4 заливают в измерительный сосуд, в котором установлен полый цилиндрический излучатель 3. Излучатель возбужаетс от генератора электрических колебаний 1 с фиксированными частотой и амплитудой. Регулировкой выходного напр жени генератора 1 устанавливают амплитуду ультразвуковых колебаний , обеспечивающую выделение газа из жидкости в виде стабильной последовательности одиночных пузырьков, образующихс в фокусе излучател 3, При достижении пузырьком размера больше резонансного он резко выталкиваетс из фокуса излучател , а на его месте начинает зарождатьс и расти новый пузырек. При удалении пузырька из фокуса излучател на излучателе образуетс кратковременный выброс напр жени , который выдел етс детектором 2 и используетс дл подсчета пузырьков. Дл этого импульсы с выхода детектора 2 подаютс через электронный ключ 5 на счетчик 7 импульсов. Электронный ключ управл етс реле 6 времени, которое по команде оператора вырабатывает перепад напр жени фиксированной длительности, открывающий на это врем электронный ключ 5. Прошедшие через электронный ключ 5 импульсы подсчитывают с помощью счетчика 7 импульсов. Пониженное давление в сосуде создаетс вакуумным насосом 9 и контролируетс манометром 8.The test sample of liquid 4 is poured into a measuring vessel in which a hollow cylindrical emitter 3 is installed. The emitter is excited by an oscillator of electrical oscillations 1 with a fixed frequency and amplitude. By adjusting the output voltage of the generator 1, the amplitude of the ultrasonic oscillations is set to ensure the gas is released from the liquid as a stable sequence of single bubbles formed at the focus of the radiator 3. When the bubble reaches a size larger than the resonance, it is pushed out of the focus of the radiator and in its place begins to grow and grow new bubble. When a bubble is removed from the focus of the emitter on the emitter, a short-term surge of voltage is generated, which is emitted by detector 2 and is used to calculate the bubbles. For this, the pulses from the output of the detector 2 are fed through the electronic key 5 to the counter 7 of pulses. The electronic key is controlled by a time relay 6, which, at the operator's command, generates a differential voltage of fixed duration, which opens the electronic key 5 at this time. The pulses transmitted through the electronic key 5 are counted by means of a pulse counter 7. The reduced pressure in the vessel is created by the vacuum pump 9 and is monitored by a pressure gauge 8.

С помощью этого устройства дл воды с излучателем, имеющим резонансную частоту 16 кГц, и при одинаковой амплитуде ультразвуковых колебаний были сн ты тарировочные кривые n f (а) дл двух зна- чений статических давлений PI 0,1 МПа и Р2 0,07 МПа (см.фиг.2). Из тарировочных кривых видно, что при выбранной фиксированной амплитуде ультразвуковых колебаний и статическом давлении, равным атмосферному 0,1 МПа процесс ЦГК возникает только в воде с газосодержанием «S 1,95%. Снижение статического давлени до 0,07 МПа обеспечивает возбуждение процесса в воде с газосодержанием 1,3%. Using this device for water with an emitter having a resonant frequency of 16 kHz and with the same amplitude of ultrasonic oscillations, the calibration curves nf (a) were removed for two values of static pressure PI 0.1 MPa and P2 0.07 MPa (cm .fig.2). From the calibration curves it can be seen that at a selected fixed amplitude of ultrasonic oscillations and a static pressure equal to atmospheric 0.1 MPa, the CGC process occurs only in water with a gas content “S 1.95%. Reducing the static pressure to 0.07 MPa ensures the process is excited in water with a gas content of 1.3%.

Таким образом, эксперименты показывают , что проведенные измерени при пониженном давлении позвол ют значительно расширить диапазон измер емых концентраций растворенного газа.Thus, experiments show that measurements carried out under reduced pressure can significantly expand the range of measured concentrations of dissolved gas.

Claims

The invention The method for determining the amount of dissolved gases in a liquid according to the author. St. No. 678402, characterized in that, in order to expand the measuring range, a pressure is created above the liquid surface

Р 0,9

Ratm. OL

as

where Ratm - atmospheric pressure;

at - the minimum measurable amount of gases dissolved in the liquid;

(Xs a saturated amount of gas in a liquid at atmospheric pressure, and the removal of the calibration curve and the determination of the amount of dissolved gases in the liquid are carried out at this pressure.

Phi /

sa

and

wo.

300

yus

/ 4 / b:, 5 2,0 Ј2 24- 2,6

C (corner 2.

P 0.07 MPa

E-0, MPa

%