Устройство для определения характеристик газа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗА, включающее., цилиндрический корпус, разделенный при помощи диафрагмы с отверсти ем на -две камеры - накопительную и измерительную, последняя из которых снабжена регистрирующим прибором с датчиком давления, обе камеры подключены к системам пфдвода и отвода газа, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени определения характеристик при сохранен1 и высокой степени точности, оно снабжено примыкающей к накопительной камере и соединенной с системой подвода газа импульсной камерой с отверстием для сброса, перекрытьпч пленкой и мембраной, размещенной между камерами,ji (Л с 4 СО со

„„SU„„1041930 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5Р . G 01 N 33/22; g 01 hf 7 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! „. ":- - -;::А

Н ABTQPCHQMY СВИДЕТЕЛЬОТВУ

Фиг.f (21) 3358850/23-26 (22) 25.11.81 (46) 15.09.83. Бюл.934 (72) A.И. Щелоков.и И.В. Коротков (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбышева (53) 543.27(088.8) (56) 1. Залманов A.A. Аэрогидродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем.

М., "Наука", 1973, с.135.

2. Ваня Я. Анализаторы газов и жидкостей. М., "Энергия", 1970. с.63-85, рис.9-1. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗА, включающее., цилиндрический корпус, разделенный при.помощи диафрагмы с отверсти ем на две камеры — накопительную и измерительную, последняя из которых снабжена регистрирующим прибором с датчиком давления, обе камеры подключены к системам подвода и отвода газа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени определения характеристик при сохраненни высокой степени точности, оно снабжено примыкающей к накопительной камере и соединенной с системой подвода газа импульсной камерой с отверстием для сброса, перекрытым пленкой и мембраной, размещенной между камерами, 1041930

Изобретение относится к устройстввм для определения теплофиэических свойств газового топлива и предназначено для экспресс-методов определения характеристик газа в стационарных условиях или в условиях передвижной лаборатории.

Известен дроссельный гаэоаналиэатор, состоящий из двух последовательно соединенных дросселей проточного типа, через которые анализируемый гаэ подается дискретными дозами (1 ).

Недостатками данного устройства является наличие двух последовательно включенных дросселей, необходимость обеспечения протока в одном 35 канале газа-эталона и анализируемого газа через дроссель в несмешанном состоянии, большие погрешности в измерениях иэ-за инерционности вторичных приборов. 20

Известно устройство для определения характеристик газа, включающее цилиндрический корпус„ разделенный при помощи диафрагмы с отверстием на две камеры — накопительную и иэ- 25 мерительную, последняя из которых снабжена регистрирующим нрибором с датчиком давления, обе камеры подключены к системам подвода и отвода газа (2 ).

Недостатком известного устройства является длительность процесса определения.

Цель изобретения — сокращение времени определения характеристик при сохранении высокой степени точности.

Поставленная цель достигается . тем, что устройство, включающее ци;линдрический корпус, разделенный

rlpB помощи диафрагмы с отверстием 40 на. две камеры - накопительную и измерительную, последняя иэ которых снабжена регистрирующим прибором с датчиком давления, обе камеры подключены к системам подвода и отвода 45 газа, снабжено примыкающей к накопительной камере и соединенной с системой подвода газа импульсной камерой с отверстием для сброса, перекрытым пленкой и мембраной, 50 размещенной между камерами.

На фиг.1 изображена схема устройства для определения характеристик газа; на фиг.2 - корпус устройства, разрез.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1, разделенный при помощи диафрагмы 2 с отверстием 3 (фиг.2) на камеры - накопительную 4, измерительную 5 с регистрирующим прибором б и датчиком 7 давления и импульсную 60

8 с отверстием 9 сброса (фиг.2 ), перекрытым пленкой 10, мембраной 11, размещенной между импульсной 8 и накопительной 4 камерами, систему 12 подвода газа с вентилями 13,14 и 15, систему 16 отвода газа с вентилями

17 и 18, теплообменник 19. и иглу 20.

Устройство работает следующим образом.

Отверстие 9 сброса закрывается тонкой пленкой 10. Открываются вентили 17,18 14 и 15 и осуществляется продувка накопительной 4 и измерительной 5 камер газом-эталоном в качестве которого может использоваться сухой воздух, углекислый газ и т.д. После продувки вентили 17,18

14 и 15 закрываются. Открывается вентиль 13 и подается гаэ- эталон, в импульсную камеру 8, где создается небольшое избыточное давление (2030 мм вод.ст.), после чего вентиль

13 закрывается. В связи с тем, что импульсная камера 8 находится под небольшим избыточным давлением, через мембрану 11, которая прогибается и занимает новое положение (показано пунктирной линией на фиг.2) создается подпор в накопителЬной камере 4. Начальное давление в накопительной камере 4 с учетом подпора фиксируется датчиком 7 и записывается регистрирующим прибором 6 (например, осциллограф Н-115, потенциометр KCII-4 ), Острой иглой 20 прокалывается пленка 10, при этом в импульсной камере 8 происходит мгновенный сброс давления, что приводит к перетоку газа иэ камеры,5 в камеру

4 через малое отверстие 3 в диафрагме 2.

Динамика изменения давления в накопительной и измерительной камерах фиксируется высокочувствительным датчиком 7, а сам процесс записывается на регистрирующем приборе 6.

После этого открываются вентили 17, 18,14, 15 и осуществляется продувка накопительной 4 и измерительной 5 камер исслелчемым газом. После продувки вентили 17,18, 14,15,закрываются и повторяются операции, аналогичные действию с газом-эталоном.

Сравнивая время изменения давления до контрольного значения, определяют динамическую вязкость и плотность исследуемого газа по известным вяэ 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 осуществляется с помощью микротеплообменника 19 типа

"труба в трубе".

Так как гаэ-эталон и исследуемый гаэ имеют разную вязкость, то динамика изменения давления этих газов в накопительной 4 и измерительной 5 камерах будет различной.

Если в начальный момент времени в накопительной и измерительной ка1041930 мерах давление Р0, то при заполнении этой полости газом-эталоном давление

Рк установится в ней через некоторое, время 11, а при заполнении ее иссле дуемым газом - через

При малых перепадах давления, .ког- 5 да осуществляется переток исследуемого газа и газа-эталона через отверстия диафрагмы, верно соотношение 2 — К

2 11..

30 где „- динамическая вязкость гаэаэталона > время перетока газа-эталона 5 !5

- динамическая вязкость исследуемого газау время перетока исследуемого газа;

К = 1,1 — коэффициент трубки.

Известно, что при малых перепадах ® давлений скорости истечения различных газов обратно пропорциональны квадратным корня из их.плотиостей. Таким образом, полученные кривые изменения.. давления, дают информацию о плотнос ти газа

У = У где g — плотность йсследуемого газа:; у., — плотность газа-эталона; .. 30 время перетока исследуемого газа;

1„ — время перетока газа-этаяойа,.

Имея две физические характеристики.. (f, <), все другие рассчитывают по :35 углеродному числу.

Определение плотности у, динамической вязкости проводят следующим образом.

Время перетока газа-эталона и ис-,- 40 следуемого газа фиксируют на осциллограмме шлейфового осциллографа И-115: с точностью до 0,002 с.

Динамика изменения давлений в накопительной полости фиксируется мемб- 45 ранним датчиком с индуктивным преоб- . разователем стандартного датчика ДД-.10, включаемым в мостовую схему индикатора давления Hp-2И. Максимальная чувствительность измерительной схемы 50 датчик ДИ-2И-осциллограф Н-115 с гальванометром-вставкой типа M-005-03 равна 10 мм/мм вод.ст., т.е. при изме-,нении давления на 1 мм вод.ст. световое пятно на экране осциллографа от 55 клоняется на 10 мм. Порог чувствительности не превышает

0,18 мм вод.ст.

В опытах по определению теплофизических свойств газа производят сравнение времени изменения давления при истечении газа-эталона и исследуемого газа до некоторого контроЛьного значения (любого, в зависимости от требуемой точности),Р = 5мм вод.ст.

Так,при одинаковой скорости протяжки осциллографной бумаги расчет удобнее проводить по длине рабочего участка осциллограммы, что может обеспечить большую точность и

l1 2

1 Ч 2 U где ч — скорость движения осциллографной бумаги, мм/с; „,L — длина рабочего участка бумаги.

Тогда

Ч.2=11 К У2 У1 1/

Коэффициент К трубки представляет собой тарировочный коэффициент, зависящий от вида газа-эталона и материала мембраны.

Так сравнение результатов измерения динамической вязкости газа-эталона (углекислого газа ) двумя разными методами позволило установить величину К =1,10.

По осциллограмме длина записи процесса падения давления газа-эталона составила 1523 мм, а природного газа 990 мм. r — К-=

З M2 L

02

990 -Ь Н <

$523 м2

=15,1 10 1,1=10,8- 10

Измерение плотности по времени изменения давления дает (990 l2 кг

Я = CO f, =1977Ъ23/ =0835 мз

2 Со

Имея две физические характеристики (y,ð),âñå другие рассчитывают .по углеродному числу.

Предлагаемое устройство простое по конструкции, компактное,. не требует больших производственных площадей. Его использование позволяет значительно сократить время определения характеристик газового топлива.

Особенно перспективно применение предлагаемого устройства для различного рода контрольных проверок, для наладочных испытаний теплового обоборудования. Оно может быть смонти. ровано на передвижной лаборатории.

При составлении номограмм расчетная часть значительно упростится.

> 1041930„

Составитель О. Чернуха

Редактор Л. Маковская Техред N.Kóýüèà Корректор A.Äýÿòêo

Заказ 7119/45 . Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4