WO2016010459A1 - Способ создания однородной двухкомпонентной смеси жидкостей с заданным соотношением взаимнонерастворимых компонентов различной плотности - Google Patents
Способ создания однородной двухкомпонентной смеси жидкостей с заданным соотношением взаимнонерастворимых компонентов различной плотности Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016010459A1 WO2016010459A1 PCT/RU2015/000432 RU2015000432W WO2016010459A1 WO 2016010459 A1 WO2016010459 A1 WO 2016010459A1 RU 2015000432 W RU2015000432 W RU 2015000432W WO 2016010459 A1 WO2016010459 A1 WO 2016010459A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- liquids
- ratio
- storage tank
- components
- mixture
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
Definitions
- the invention relates to mechanical engineering, in particular, to experimental hydraulics, and can be used in stands for hydraulic research and testing of measuring instruments.
- the main purpose of the technical solution of the present invention is the creation in the research part of the continuous flow of a two-component mixture of liquids with a given ratio of components for testing related to the testing, verification, calibration of measuring instruments for quantitative and qualitative indicators of a two-component mixture of liquids.
- a solution is known for patents of the Russian Federation 2477393 published on 03/10/2013, and RF 2477394 published on 10.03.2013, according to which the creation of a mixture of liquids with a given ratio of components is carried out in a closed circuit, including the capacity of the working fluid, a centrifugal pump, storage capacities of the components of the working fluid. After receipt of a measured amount of each component in the tank, the multicomponent working fluid is repeatedly mixed with a centrifugal pump until a mixture of the required composition is obtained.
- a research loop, a settling tank, a working fluid separation loop are also used.
- This setup allows you to simulate the flow of a multicomponent mixture with various flows and concentrations of components.
- the disadvantage of this method is the complexity of its implementation and high metal consumption.
- the stand consists of two parts.
- the first part is an installation for the preparation of a multiphase mixture.
- the second is a research line.
- the apparatus for preparing a multiphase mixture described in the article includes a pressure vessel in which a multiphase mixture is prepared, storage containers for liquid components, and pumps for their supply. The mixture is heated.
- the prepared multiphase mixture of a given composition from a pressure vessel enters the research line through an adapter.
- the circulation of a multiphase flow along the circuit is provided by a pump.
- the technical result of the present invention is a method for producing a constant flow of a homogeneous two-component mixture of mutually insoluble liquids with desired characteristics (ratio, flow rate), which will not have the disadvantages of an analogue.
- desired characteristics ratio, flow rate
- simplicity and efficiency of technical implementation are achieved: large capacities and powerful mixing devices are not required; the mode can be changed quickly.
- a method was developed for creating a two-component liquid with a given ratio of mutually insoluble components of different densities, including the following steps:
- a) serves two-component liquid in a storage tank, the volume of which is sufficient for the formation in the upper and lower parts of the mixture of liquids of the required concentrations, provided pumping two-component fluid with the highest possible flow rate;
- Excessive part of the liquid for research can be returned to the storage tank, bypassing the research part of the circuit, bypass line.
- the starting ratio of the components of the two-component fluid supplied to the storage tank can be determined by calculation and experimentally, depending on the flow ranges and the ratio of components specified for the planned experiment.
- the proposed method uses a well-known natural phenomenon, namely, that limitedly soluble and mutually insoluble liquids of different densities, located in the same tank, undergo gravitational separation over time, due to which a liquid of lower density collects from above and a liquid of higher density from below. Therefore, taking liquids from above and below the tank and mixing them in a given ratio, you can get a two-component mixture of liquids with a given ratio of components.
- the container 2 is filled with the corresponding two mutually insoluble components (for example, water and oil) through the filling pipe 1. Then, liquids containing the predominant fraction of one or another component are selected from the container 2, along two channels simultaneously from the surface 3 and bottom 4 zones of the container. The liquid from the surface zone contains a predominant fraction of oil, from the bottom zone contains a predominant fraction of water. Further, the circuit provides the ability to regulate the flow of these fluids (using regulators 5) - according to the results of determining the ratio of components at the outlet of the pump 6. The fluid flows are further mixed. Mixing mutually insoluble liquids of different densities from one tank 2 is provided by supplying them to the inlet of a centrifugal pump 6.
- mutually insoluble components for example, water and oil
- the ratio of components in the liquid mixture is determined by any known method (as a means of measurement 7 can be used as densitometer and moisture meter - depending on the chosen measurement procedure).
- a means of measurement 7 can be used as densitometer and moisture meter - depending on the chosen measurement procedure.
- the flow rate of that liquid that contains the predominant fraction of the missing component is increased. For example, if the resulting mixture does not have enough oil, increase the flow of liquid from the surface zone of the container, and vice versa.
- the resulting mixture of liquids is then sent to the research part of the circuit 11.
- part of the flow of the mixture of liquids using a three-way valve 8 sent to the tank 2 along the bypass line (pipeline 9), bypassing the research part of the circuit 11.
- the required fluid flow rate in the research part of the circuit is controlled by a flow meter 10.
- the mixture used in the research part of the circuit is returned back to tank 2 (via pipe 12), after which the cycle is repeated, which ensures the continuity of the research process.
- a flow meter 10 The required fluid flow rate in the research part of the circuit is controlled by a flow meter 10.
- the mixture used in the research part of the circuit is returned back to tank 2 (via pipe 12), after which the cycle is repeated, which ensures the continuity of the research process.
- Unlike the prototype, for the implementation of the proposed method use only one small capacity tank; stopping the test to change the ratio of components in the mixture is not required.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Accessories For Mixers (AREA)
- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению, в частности к экспериментальной гидравлике, и может быть использовано в стендах для гидравлических исследований и испытаний измерительных приборов. Способ включает следующие этапы: подают двухкомпонентную жидкость в накопительную емкость, объем которой достаточен для образования в верхней и нижней ее частях смесей жидкостей требуемых концентраций при условии прокачивания двухкомпонентной жидкости с максимально возможным расходом; отбирают в замкнутый контур циркуляции жидкости с разных уровней накопительной емкости по раздельным каналам; смешивают жидкости, отобранные с разных уровней накопительной емкости, регулируя соотношение расходов в направлении устранения рассогласования между заданным и замеренным в замкнутом контуре соотношением компонентов; возвращают смешанные жидкости в накопительную емкость после прохождения ими исследовательской части контура. Решение отличается простотой технической реализации: не требует больших емкостей и мощных перемешивающих устройств, позволяет оперативно изменять расход и соотношение компонентов в смеси.
Description
Способ создания однородной двухкомпонентной смеси жидкостей с заданным соотношением взаимнонерастворимых компонентов различной плотности Область техники
Изобретение относится к машиностроению, в частности, к экспериментальной гидравлике, и может быть использовано в стендах для гидравлических исследований и испытаний измерительных приборов.
Основное назначение технического решения по настоящему изобретению - создание в исследовательской части контура непрерывного потока двухкомпонентной смеси жидкостей с заданным соотношением компонентов для испытаний, связанных с опробованием, поверкой, калибровкой средств измерений количественных и качественных показателей двухкомпонентной смеси жидкостей. Предшествующий уровень техники
Известно решение по патентам РФ 2477393 опубликованном 10.03.2013, и РФ 2477394 опубликованном 10.03.2013, согласно которым создание смеси жидкостей с заданным соотношением компонентов осуществляется в замкнутом контуре, включающем емкость рабочей жидкости, центробежный насос, емкости хранения компонентов рабочей жидкости. После поступления в емкость отмеренного количества каждого компонента, многокомпонентная рабочая жидкость многократно перемешивается центробежным насосом до получения смеси требуемого состава. Для решения поставленной задачи и достижения технического результата по патенту РФ 2477393 используют также исследовательский контур, бак-отстойник, контур разделения рабочей жидкости.
Недостатками этого способа являются сложность его реализации, большая металлоемкость, высокая приборная насыщенность, что связано с большими финансовыми затратами.
Известен также способ создания однородной смеси жидкостей с заданным соотношением компонентов, описанный в статье «Многофазная расходомерная установка» (Известия вузов. Нефть и газ. 2006. N° 6. с. 51- 53; УДК 622.276; 681.121). Данная многофазная расходомерная установка представляет собой замкнутый контур, включающий емкости жидких компонентов смеси, центробежный насос, исследовательские участки трубопроводов и сепаратор. Регулирование соотношения жидких компонентов в смеси и общего расхода смеси осуществляется регуляторами расхода. Смесь проходит через исследовательскую часть контура и собирается в сепараторе, в котором происходит ее разделение на составляющие компоненты. Для ускорения процесса сепарации в смесь добавляют деэмульгатор.
Данная установка позволяет моделировать поток многокомпонентной смеси с различными расходами и концентрациями компонентов. Недостатком этого способа является сложность его реализации и большая металлоемкость.
В Вестнике Тюменского государственного университета _Ns> 6 за 2010 г. опубликована статья «Экспериментальный стенд для изучения течения многофазных потоков при различных температурах» (УДК 532.575.2), содержащая описание стенда. Постановка задачи здесь наиболее близка техническому решению настоящего изобретения. Стенд состоит из двух частей. Первая часть представляет собой установку для приготовления многофазной смеси. Вторая - исследовательскую линию. Описанная в статье установка для приготовления многофазной смеси включает сосуд высокого давления, в котором готовится многофазная смесь, емкости хранения жидких компонентов и насосы для их подачи. Предусмотрен нагрев смеси. Подготовленная многофазная смесь заданного состава из сосуда высокого давления поступает через переходник в исследовательскую линию. Циркуляция многофазного потока по контуру обеспечивается с помощью насоса.
Использование данного стенда позволяет проводить разнообразные фундаментальные и прикладные исследования, связанные с изучением особенностей течения многофазных потоков при различных температурах, а также испытание, настройку и поверку одно- и многофазных расходомеров.
Это решение принято в качестве наиболее близкого аналога предложенного технического решения.
Однако чтобы из емкости можно было непрерывно получать смесь жидкостей с заданным соотношением компонентов, необходимо организовать в ней мощный процесс перемешивания, так как при перемещении по контуру смесь неизбежно будет расслаиваться и терять однородность. Это усложняет оборудование и вызывает нагрев жидкости в процессе работы.
Раскрытие изобретения Техническим результатом настоящего изобретения является способ получения постоянного потока однородной двухкомпонентной смеси взаимнонерастворимых жидкостей с заданными характеристиками (соотношение, расход), который не будет обладать недостатками аналога. При этом достигается простота и эффективность технической реализации: не требуются большие емкости и мощные перемешивающие устройства, можно оперативно изменять режим. Для достижения вышеуказанного технического результата был разработан способ создания двухкомпонентной жидкости с заданным соотношением взаимнонерастворимых компонентов различной плотности, включающий следующие этапы:
а) подают двухкомпонентную жидкость в накопительную емкость, объем которой достаточен для образования в верхней и нижней ее частях смесей жидкостей требуемых концентраций при условии
прокачивания двухкомпонентной жидкости с максимально возможным расходом;
Ь) отбирают в замкнутый контур циркуляции жидкости с разных уровней накопительной емкости по раздельным каналам;
с) смешивают жидкости, отобранные с разных уровней накопительной емкости, регулируя соотношение расходов в направлении устранения рассогласования между заданным и замеренным в замкнутом контуре соотношением компонентов;
d) возвращают смешанные жидкости в накопительную емкость после прохождения ими исследовательской части контура.
Излишняя для исследований часть жидкости может быть возвращена в накопительную емкость, минуя исследовательскую часть контура, по байпасной линии.
Стартовое соотношение компонентов двухкомпонентной жидкости, подаваемой в накопительную емкость, может определяться расчетно- экспериментальным путем в зависимости от диапазонов расхода и соотношения компонентов, заданных для планируемого эксперимента.
По существу в предлагаемом способе используется известное явление природы, заключающееся в том, что ограниченно растворимые и взаимнонерастворимые жидкости разной плотности, находящиеся в одной емкости, с течением времени подвергаются гравитационному расслоению, вследствие которого жидкость меньшей плотности собирается сверху, а жидкость большей плотности снизу. Поэтому, отбирая жидкости сверху и снизу емкости и смешивая их в заданном соотношении, можно получать двухкомпонентную смесь жидкостей с заданным соотношением компонентов.
Краткое описание чертежей
Предлагаемый способ создания однородной двухкомпонентной смеси жидкостей с заданным соотношением взаимнонерастворимых
компонентов различной плотности может быть реализован, согласно схеме, показанной на фиг.1.
Вариант осуществления изобретения
Емкость 2 наполняют соответствующими двумя взаимнонерастворимыми компонентами (например, вода и масло) через заправочный трубопровод 1. Далее производят отбор из емкости 2 жидкостей, содержащих преимущественную долю того или иного компонента, одновременно по двум каналам - из поверхностной 3 и придонной 4 зон емкости. Жидкость из поверхностной зоны содержит преимущественную долю масла, из придонной зоны - преимущественную долю воды. Далее схема предоставляет возможность регулировать расходы этих жидкостей (с помощью регуляторов 5) - по результатам определения соотношения компонентов на выходе из насоса 6. Потоки жидкостей далее смешивают. Смешивание взаимнонерастворимых жидкостей различной плотности, поступивших из одной емкости 2, обеспечивают путем подачи их на вход центробежного насоса 6. По данным поточных измерений на выходе насоса 6 любым известным способом производят определение соотношения компонентов в смеси жидкостей (в качестве средства измерения 7 может быть использован как плотномер, так и влагомер - в зависимости от избранной методики измерений). При получении смеси жидкостей с соотношением компонентов, отличным от заданного, увеличивают расход той жидкости, которая содержит преимущественную долю недостающего компонента. Например, если в полученной смеси недостаточно масла, увеличивают расход жидкости из поверхностной зоны емкости, и наоборот.
Полученную смесь жидкостей далее направляют в исследовательскую часть контура 11. В обеспечение заданного расхода смеси в исследовательской част и контура и его гибкого регулирования часть потока смеси жидкостей с помощью трехходового крана 8
направляют в емкость 2 по линии перепуска (трубопровод 9), минуя исследовательскую часть контура 11.
Требуемый расход жидкости в исследовательской части контура контролируют расходомером 10. Смесь, использованную в исследовательской части контура возвращают обратно в емкость 2 (по трубопроводу 12), после чего цикл повторяют, чем обеспечивается непрерывность процесса исследований. В отличие от прототипа, для реализации предлагаемого способа используют только одну емкость небольшого размера; останавливать испытание для изменения соотношения компонентов в смеси не требуется.
Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретные варианты его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.
Claims
1. Способ создания однородной двухкомпонентной смеси жидкостей с заданным соотношением взаимнонерастворимых компонентов различной плотности, включающий следующие этапы: а) подают двухкомпонентную жидкость в накопительную емкость, объем которой достаточен для образования в верхней и нижней ее частях смесей жидкостей требуемых концентраций при условии прокачивания двухкомпонентной жидкости с максимально возможным расходом; Ь) отбирают в замкнутый контур циркуляции жидкости с разных уровней накопительной емкости по раздельным каналам; c) смешивают жидкости, отобранные с разных уровней накопительной емкости, регулируя соотношение расходов в направлении устранения рассогласования между заданным и замеренным в замкнутом контуре соотношением компонентов; d) возвращают смешанные жидкости в накопительную емкость после прохождения ими исследовательской части контура.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что излишнюю для исследований часть жидкости возвращают в накопительную емкость, минуя исследовательскую часть контура, по байпасной линии.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что стартовое соотношение компонентов двухкомпонентной жидкости, подаваемой в накопительную емкость, определяют расчетно-экспериментальным путем в зависимости от диапазонов расхода и соотношения компонентов, заданных для планируемого эксперимента.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014128506 | 2014-07-14 | ||
| RU2014128506/05A RU2578314C2 (ru) | 2014-07-14 | 2014-07-14 | Способ создания однородной двухкомпонентной смеси жидкостей с заданным соотношением взаимнонерастворимых компонентов различной плотности |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016010459A1 true WO2016010459A1 (ru) | 2016-01-21 |
Family
ID=55078826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2015/000432 WO2016010459A1 (ru) | 2014-07-14 | 2015-07-09 | Способ создания однородной двухкомпонентной смеси жидкостей с заданным соотношением взаимнонерастворимых компонентов различной плотности |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2578314C2 (ru) |
| WO (1) | WO2016010459A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106292510A (zh) * | 2016-08-27 | 2017-01-04 | 华电郑州机械设计研究院有限公司 | 乳化液自动配比装置plc控制系统及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2033851C1 (ru) * | 1991-11-22 | 1995-04-30 | Юрий Петрович Родионов | Способ приготовления эмульсии и система для его осуществления |
| US6494608B1 (en) * | 1998-02-13 | 2002-12-17 | Renner Du Pont Tintas Automotives E Industriais S/A | System for the continuous and automatic production of automotive and other paints capable of handling a plurality of different paints |
| US6554162B2 (en) * | 2001-05-24 | 2003-04-29 | Chemand Corporation | System and method for accurately blending fluids |
| RU2477393C1 (ru) * | 2011-07-06 | 2013-03-10 | Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Гидравлическая схема поверочного стенда |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU479026A1 (ru) * | 1972-07-18 | 1975-07-30 | Специальное Конструкторское Бюро По Автоматике В Нефтепереработке И Нефтехимии | Способ определени количества целевого компонента в потоке |
-
2014
- 2014-07-14 RU RU2014128506/05A patent/RU2578314C2/ru active
-
2015
- 2015-07-09 WO PCT/RU2015/000432 patent/WO2016010459A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2033851C1 (ru) * | 1991-11-22 | 1995-04-30 | Юрий Петрович Родионов | Способ приготовления эмульсии и система для его осуществления |
| US6494608B1 (en) * | 1998-02-13 | 2002-12-17 | Renner Du Pont Tintas Automotives E Industriais S/A | System for the continuous and automatic production of automotive and other paints capable of handling a plurality of different paints |
| US6554162B2 (en) * | 2001-05-24 | 2003-04-29 | Chemand Corporation | System and method for accurately blending fluids |
| RU2477393C1 (ru) * | 2011-07-06 | 2013-03-10 | Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Гидравлическая схема поверочного стенда |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BAKUNIN A. A. ET AL., EKSPERIMENTALNYI STEND DLIA IZUCHENIIA TECHENIIA MNOGOFAZNYKH POTOKOV PRI RAZLICHNYKH TEMPERATURAKH., 2010, pages 76 - 79 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106292510A (zh) * | 2016-08-27 | 2017-01-04 | 华电郑州机械设计研究院有限公司 | 乳化液自动配比装置plc控制系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2578314C2 (ru) | 2016-03-27 |
| RU2014128506A (ru) | 2016-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11774990B2 (en) | Methods and systems for inline mixing of hydrocarbon liquids based on density or gravity | |
| US12011697B2 (en) | Methods and systems for spillback control of in-line mixing of hydrocarbon liquids | |
| US10100264B2 (en) | Experimental loop system for fluidization exploitation of solid-state marine gas hydrate | |
| US11794153B2 (en) | Methods and systems for in-line mixing of hydrocarbon liquids | |
| KR101223462B1 (ko) | 코어 내 포화율 측정유닛을 구비하는 상대유체투과율 측정장치 및 이를 이용한 상대유체투과율 측정방법 | |
| CN102062744B (zh) | 蜡沉积实验装置 | |
| CN104226187A (zh) | 一种多液体比例混合装置 | |
| RU2641337C1 (ru) | Стенд для моделирования процессов течения наклонно-направленных газожидкостных потоков | |
| CN201885983U (zh) | 蜡沉积实验装置 | |
| WO2016010459A1 (ru) | Способ создания однородной двухкомпонентной смеси жидкостей с заданным соотношением взаимнонерастворимых компонентов различной плотности | |
| RU2505790C1 (ru) | Устройство воспроизведения расходов газожидкостных потоков | |
| RU2682063C1 (ru) | Способ контроля метрологических характеристик стационарных или мобильных замерных установок и поверочная установка для его реализации | |
| CN204365156U (zh) | 乳化液自动配比装置 | |
| RU2519236C1 (ru) | Способ для определения параметров нефтегазоводяного потока | |
| FI103500B (fi) | Menetelmä ja laitteisto nestemäisten aineiden annostelemiseksi ja seko ittamiseksi | |
| RU2775372C1 (ru) | Автоматизированная установка для исследований фильтрационных пластовых процессов | |
| RU2689458C1 (ru) | Способ компаундирования нефтей и система его осуществления | |
| CA3166888A1 (en) | Methods and systems for in-line mixing of hydrocarbon liquids | |
| Liu et al. | Design of Experimental Loop for Natural Gas Hydrate Exploitation | |
| Pagnier et al. | Multiphase loop tests for subsea separation-unit development | |
| RU46043U1 (ru) | Дебитомерная установка | |
| RU46090U1 (ru) | Устройство контроля наличия газа в потоке жидкости | |
| Ludwig et al. | CFD Modeling of a jet-pump mixer | |
| Malhotra | Heat transfer measurement of slug two-phase flow in a horizontal and a slightly upward inclined tube | |
| Fu et al. | Internal flow structure transition and its axial development through a tee-junction |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15822014 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 02/06/2017) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15822014 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |