SU798544A1

SU798544A1 - Liquid concentration meter

Info

Publication number: SU798544A1
Application number: SU782624084A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Семенович Арзуманов
Priority date: 1978-06-05
Filing date: 1978-06-05
Publication date: 1981-01-23

Description

II

Изобретение относитс к области измерени концентрации жидкостей, например азотной кислоты и может быть использовано дл непрерывного измерени концентрации раствороз жидкостей, движущихс по трубопроводу.The invention relates to the field of measuring the concentration of liquids, such as nitric acid, and can be used to continuously measure the concentration of solutions of liquids moving along a pipeline.

Известен концентратомер, содержащий проточный сосуд с посто нным уровнем слива, сильфонный поплавок, соеди ненный с системой сопло-заслонка, пьезометрическую трубку, одним концом укрепленную на нижней части поплавка, а другим через гибкий шланг сообщенную с пневмопреобразователем и через дрэссель соединенную с источником питани герметически закрытого баллона, укрепленного внутри проточного сосуда , в котором с целью повышени точности измерений, поплавок разделен на две герметичные камеры, одна из которых , заполнена раствором с концентрацией , превышающей максимально замер е мую концентрацию, а друга заполнена раствором с концентрацией, меньшей минимально замер емой, причем верхн камера.через трубку, погруженную в раствор той жа концентрации, что и в верхней камере, а с помощью пчевмотрубки баллон соединен со входом усилительного звена сопло-заслонка 1.A concentrator is known that contains a flow vessel with a constant level of discharge, a bellows float connected to a nozzle-flap system, a piezometric tube, one end fixed on the bottom of the float and the other through a flexible hose connected to a pneumatic converter and through a dressel connected to a power source hermetically a closed cylinder, reinforced inside a flow-through vessel, in which, in order to improve measurement accuracy, the float is divided into two hermetic chambers, one of which is filled with a solution with the concentration is greater than the maximum measured concentration, and the other is filled with a solution with a concentration lower than the minimum measured, and the upper chamber is through a tube immersed in the solution of the same concentration as in the upper chamber, and with the help of a beater tube nozzle-flap link 1.

Однако известное устройство сложно и дорого в изготовлении, имеет много узлов и деталей, что уменьшает надежность в эксплуатации. Кроме этого, измерение концентрации в зтом устройстве осуществл етс путем измерени плотности раствора,завис щей от концентрации .However, the known device is difficult and expensive to manufacture, has many components and parts, which reduces the reliability in operation. In addition, the concentration measurement in this device is carried out by measuring the density of the solution, depending on the concentration.

00

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс устройство дл измерени концентрации бинарных смесей с помощью сужающего устройства в виде диафрагмы, установ5 ленной в трубопроводе. Это устройство включает в себ диафрагму, установленную в трубопроводе, по которому движетс анализируема среда (жидкость или газ) и дифманометр дл измерени Closest to the proposed technical entity is a device for measuring the concentration of binary mixtures using a restricting device in the form of a diaphragm installed in the pipeline. This device includes a diaphragm installed in a pipeline through which the medium being analyzed (liquid or gas) and a differential pressure gauge for measuring

0 перепада давлений между сечени ми до и после диафрагмы.0 pressure drop between the sections before and after the diaphragm.

По измеренному значению перепада By the measured value of the differential

5 давлений определ ют плотность жидкой среды с использованием зависимости5 pressures determine the density of the liquid medium using the dependence

2ьр2yr

P(Q/JU U)iP (Q / JU U) i

30 где u -Р, - перепад давлений на диафрагме; Р . - давле ние до диафрагмы и Р - давление после диафрагмы в сжатом се чении потока; Q - расход жидкости; JU - коэффициент расхода диафрагмы; О) - площадь сечени отверсти в диафрагме. I При неизменном расходе Q и посто нном значении коэффициента расхода || диафрагмы концентрацию С определ ют по формуле С А Л р-В, где А и В - константы 2. Недостатком известного устройства вл етс сложность при эксплуатации в св зи с необходимостью поддержани посто нства параметров движущейс че рез диафрагмы измер емой среды. Цель изобретени - увеличение точ ности измерени за счет исключени вли ни изменени расхода и режимов движени среды. При протекании одной и той же ере ды при одних и тех же услови х через диафрагму и насадку, имеющих одинако вую геометрию входного участка D/d где D - диаметр Трубопровода), имеют место различные режимы движени жидкости: в диафрагма - бескавитационный , а в насадке - кавитадионный режим . При этом значени кавитационного перепада давлений л Pj, в насадке зависит от соотношени длины i к его диаметру, угла конусности на выходе насадки, а также отношени диаметра трубы D к диаметру насадки d. Поставленна цель достигаетс тем что в устройстве, содержащем трубопровод , сужающее устройство в нем, и измеритель давлени , сужанмцее устрой ство выполнено в виде кавитационной насадки с острыми входными кромками с соотношением длины насадки к диаметру ее входного отверсти , равным 4-6, с углом конусности на выходе на садки 5-8° и соотношением диаметра ТЕ5убопровода к диаметру входного отверсти не менее четырех, при этом измеритель давлени расположен на на садке на рассто нии 1-2 диаметров со стороны входа жидкости. На чертеже изображено устройство дпи измерени концентрации движущейс жидкости. Устройство содержит трубопровод 1 кавитационную насадку 2 с острыми входными кромками, с соотношением длины насадки Ь к диаметру входного отверсти d,равным 4-6, и углстм конусности насадки oi, равным 5-8г , В насадке 2 на рассто нии l-2d от вход ной кромки выполнено отверстие 3 дл мановакуумметра 4. Устройство работает следуювдим образом . Жидкость, концентрацию которой необходимо измерить по трубопроводу 1, поступает в насадку 2, где создаетс развитый кавитационпый режим. При этих услови х давление в кавитационной области кавитационной насадки устанавливаетс равным давлению насыщенных паров раствора жидкости при температуре потока. ) Изменение давлени в кавитационной области насадки 2, однозначно св занное с изменением концентрации раствора, воспринимаетс мановакуумметром . По давлению насыщенных паров, измеренному с помощью мановакуумметра определ ют концентрацию раствора жидкости, пользу сь известными зависимост ми между концентрацией и давлением насыщенных паров дл данной жидкости при температуре потока. При соотношении длины насадки к диаметру входного отверсти , равным 4-6, угле конусности 5-8 и отношении диаметра трубопровода к диаметру входного отверсти более четырех, разви;,тый кавитационнйй режим в насадке возникает при малых перепадах давлений на самой насадке. Значение кавитационного перепада давлени дл предлагаемых геометрических соотношений насадки определ ют по формуле РкаЬ. (Р -PC )к0е,. О , 2 ( РН -РН ) , где Р .и Pj - абсолютные значени давлени до и после насадки; Р - давление насыщенных паров измер емой жидкости при температуре на входе в насадку. Возможность реализации предлагаемого устройства дл измерени концентрации жидкости обосновываетс тем, что при движении жидкостей, через местные гидравлические сопротивлени , в частности через гидравлические устройства в виде насадок, в суженном в них проходе или канале образуетс кольцева изолированна полость с пониженным давлением (область пониженного давлени ), достигающем при некоторых режимных параметрах движени жидкости и геометрических характеристиках устройства глубокого вакуума. Значительное понижение давлени в суженном канале благопри тствует возникновению кавитации, т.е. по влению в движущейс жидкости областей, заполненных парами или газами, вьщелившимис из жидкости с последующей их конденсацией или растворением в зоне повышенного давлени на выходе гидравлического устройства. Известно, что давление в кавитационной области при отсутствии выделени растворенных газов равно давлению насыщенных паров жидкости npii температуре потока. Известно также, что при изменении концентрации жидкости измен етс давление ее насыщенных паров.30 where u is P, is the differential pressure across the diaphragm; R . —pressure to the diaphragm and P — pressure after the diaphragm in a compressed flow section; Q - fluid flow; JU - aperture coefficient; O) is the cross-sectional area of the hole in the diaphragm. I With a constant flow rate Q and a constant value of the flow coefficient || diaphragm concentration C is determined by the formula C A LR-B, where A and B are constants 2. A disadvantage of the known device is the difficulty in operation due to the need to maintain constant parameters of the moving medium through the diaphragm of the medium being measured. The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy by eliminating the effect of changes in flow rate and flow patterns of the medium. When the same transfer occurs under the same conditions through the diaphragm and packing, having the same geometry of the input section D / d where D is the diameter of the Pipeline, different modes of fluid flow take place: in the diaphragm it is non-cavitational, and nozzle - cavitational mode. In this case, the value of the cavitation pressure drop l Pj in the nozzle depends on the ratio of length i to its diameter, the angle of taper at the nozzle outlet, and also the ratio of pipe diameter D to nozzle diameter d. The goal is achieved by the fact that in a device containing a pipeline, a constriction device in it, and a pressure meter, the conical device is made in the form of a cavitation nozzle with sharp input edges with a ratio of the nozzle length to its inlet diameter of 4-6, with the angle of taper at the exit to the tanks, 5–8 ° and the ratio of the diameter of the TE5ubod to the diameter of the inlet orifice is not less than four; the pressure gauge is located on the load box at a distance of 1-2 diameters from the liquid inlet side. The drawing shows a device for measuring the concentration of a moving fluid. The device contains a pipe 1 cavitation nozzle 2 with sharp entrance edges, with a ratio of nozzle length b to the diameter of the inlet d 4-6, and the angle of taper of the nozzle oi equal 5-8g. In nozzle 2 at a distance l-2d from the entrance Nota hole 3 is made for a pressure sensor 4. The device operates as follows. The liquid, the concentration of which must be measured by pipeline 1, enters the nozzle 2, where a developed cavitation regime is created. Under these conditions, the pressure in the cavitation region of the cavitation nozzle is set equal to the saturated vapor pressure of the liquid solution at the flow temperature. ) The pressure change in the cavitation area of the nozzle 2, which is unambiguously related to the change in the concentration of the solution, is sensed by a vacuum pressure meter. The concentration of the liquid solution is determined from the saturated vapor pressure, measured with a man-vacuum meter, using the well-known relationship between the concentration and the saturated vapor pressure for a given liquid at the flow temperature. When the ratio of the length of the nozzle to the diameter of the inlet is 4-6, the angle of taper is 5-8 and the ratio of the diameter of the pipeline to the diameter of the inlet is more than four, the development of cavitation mode in the nozzle occurs at low pressure drops on the nozzle itself. The value of the cavitation pressure drop for the proposed geometric ratios of the packing is determined by the formula Pkb. (P -PC) ke0e ,. O, 2 (PH-PH), where P. and Pj are absolute pressures before and after packing; P is the saturated vapor pressure of the measured liquid at the inlet temperature to the nozzle. The possibility of realizing the proposed device for measuring the concentration of a liquid is justified by the fact that when liquids flow, through local hydraulic resistances, in particular through hydraulic devices in the form of nozzles, in the passage or channel narrowed in them, an annular isolated cavity with reduced pressure is formed (reduced pressure area) at some regime parameters, the motion of a fluid and the geometrical characteristics of a high vacuum device. A significant decrease in pressure in the narrowed channel favors the occurrence of cavitation, i.e. the appearance in the moving fluid of areas filled with vapors or gases leaking from the fluid, followed by their condensation or dissolution in the pressurized zone at the outlet of the hydraulic device. It is known that the pressure in the cavitation region, in the absence of evolution of dissolved gases, is equal to the saturated vapor pressure of the fluid, npii, the flow temperature. It is also known that when the concentration of a liquid changes, the pressure of its saturated vapor changes.

Так, например дл водных растворов азотной кислоты зависимость концентрации от давлени насыщенных паров имеет резко выраженный характер. Это позвол ет с большей точностью-определить концентрацию раствора по величине давлени его насыщенных паров.Thus, for example, for aqueous solutions of nitric acid, the dependence of the concentration on the pressure of saturated vapors is clearly pronounced. This makes it possible to more accurately determine the concentration of the solution from the pressure of its saturated vapors.

Таким образом, измерив давление в кавитационной области насадки и отградуировав его шкалу в процентах концентрации, можно непрерывно измер ть концентрацию раствора жидкости, при этом температуру термостатировани выбиргиот в зависимости от конкретных условий эксплуатации.Thus, by measuring the pressure in the cavitation area of the nozzle and graduating its scale as a percentage of concentration, one can continuously measure the concentration of the liquid solution, while the temperature of the thermostating is selected depending on the specific operating conditions.

Claims

Invention Formula

A liquid concentrator containing a pipeline, a constriction device in it, and a pressure meter, characterized in that, in order to increase accuracy, the constriction device is made in the form of a cavitation nozzle with sharp input edges with a ratio of the nozzle length to its inlet aperture diameter of 4-6, with a taper angle at the outlet of the nozzle 5-8 and a ratio of the pipe diameter to the diameter of the inlet orifice not less than four, while the pressure gauge is located on the nozzle at a distance of 1-2x diameters from the liquid inlet side. "

Sources of information taken into account in the examination of 5 1. USSR author's certificate 498532, cl. G 01 N 9/36, 1973.

2. Tkhorzhevsky V.P. Automatic analysis of gases and liquids in chemical plants. M., Himi, 0 1976, p. 65 (prototype).

7, f77 / Y77777 / f / 7.