Устройство для измерения концентрации раствора жидкости в потоке

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТР АЩИ РАСТВОРА ЖИДКОСТИ В ПОТОКЕ , содержащее электродную систему, установленную в трубопроводе с исследуемой жидкостью и связанную с источником питания и регистрирующей схемой, отличающееся тем, что, с уделью повышения точности и информативности измерений путем определения градиента концентрации, электродная система выполнена в виде двух групп изолированных друг от друга параллельных проводников, закрепленных на основании иЗ диэлектрического материала, причем проводники первой группы перпендикулярны проводникам второй группы, а расстояние между группами равно пяти диаметрам проводников. О 09 00 СП

СООЗ СОВЕТСНИХ

Ю

РЕСПУБЛИН

69) (10 з1д) G 01 М 27/02

rOCvpAPCTBEHHt3lA HOMHTET CCCP

ПО Д ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHO!VIV СЗЩДЕТЕЛЬСТВУ

12 (21) 3458094/18-25 (22) 23.06.82 (46) 15.07.84. Бюл. 26 (72) В.В.Галин, В.N.Ôðèäìàí, Б.П.Бородин и Е.В.Бруяцкий (71) Украинский государственный проектный и научно-исследовательский институт коммунальных сооружений городов (53) 543.257(088.8) (56) 1. Быстров В.К. Проточный датчик концентрации.-"Теплоэнергетика", 1972, ВЗ, с.29.

2. Авторское свидетельство СССР

М -662853, кл. С О1 Н 27/02, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ PACTBOPA ЖИДКОСТИ В ПОТОКЕ, содержащее электродную систему, установленную в трубопроводе с исследуемой жидкостью и связанную с источником питания и регистрирующей схемой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и информативности измерений путем определения градиента концентрации, электродная система выполнена в виде двух групп изолированных друг от друга параллельных проводников, закрепленных на основании из диэлектрического материала, причем проводники первой группы перпендикулярны проводникам второй группы, а расстояние между группами равно пяти диаметрам проводников.

1 11031

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при научно-исследовательских работах в области химической технологии, реагентной обработки воды и т.д.

Известно устройство, содержащее датчик модельной концентрации жидкости в потоке, расположенный в трубопроводе. Датчик представляет собой термо-. пару, которая может перемещаться 10 вдоль диаметра трубопровода. При введении в трубопровод струи раствора в основной поток жидкости, имеющей температуру, отличную от температуры основного потока, датчик перемещают 15 вдоль диаметра трубопровода и по изменению температуры судят о распределении вводимого раствора в жидкос. ти (1).

Недостатком этого устройства яв- 20 ляется низкая точность измерения градиента.концентрации. Это вызвано тем, что к выравниванию температуры ведет не только перемешивание, но н процесс теплообмена, идущий черезвы- 25 чаной быстро. Кроме того, кинематичес-, кая вязкость воды существенно зависит от температуры, т.е. результаты таких измерений неоднозначны и носят качественный характер. 30

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее измерительную проточную электродную систему с двухэлектродным датчиком, связанную с источником питания и регистрирую35 щей схемой (2 .

Концентрацию жидкой среды в потоке определяют по измерению электропроводности жидкой среды при распылении последней в одной точке разомкнутого 40 контура.

Недостатками известного устройства являются низкая информативность датчика и точность измерения градиента концентрации РаствоРа жидкости по сече- 4 нию потока.

Цель изобретения - повышение точности и информативности измерений путем .определения градиента концентраций.

Цель достигается тем,что в устройстве, содержащем электродную систему, установленную в трубопроводе с исследуемой жидкостью н связанную с источни" ком питания и регистрирующей схемой, электродная система выполнена в виде 55 двух групп изолированных друг от друга параллельных проводников, закрепленных на основании из диэлектрического

35 2 материала, причем проводники пер .;ой группы перпендикулярны проводникам второй группы,а расстояние между группами равно пяти диаметрам проводников.

Электродная система, выполненная предлагаемым образом, позволяет значительно повысить информативность датчика, так как при этом появляется возможность измерять электропроводность жидкой среды в потоке, а значит>и относительную концентрацию жидкой среды по всему сечению потока во многих точках, тем самым получать информацию о градиенте концентраций по сечению потока. То, что расстояние межцу группами проводников выбрано равным пяти диаметрам проводников, позволяет повысить точность измерения концентрации жидкой среды в отдельной точке по сечению потока и предотвратить возможное замыкание проводников каждой из групп.

На фиг.1 показан предлагаемый датчик; на фиг.2 — установка для изучения взаимодействия струи.

Датчик 1, являющийся частью трубопровода, имеет систему прорезей 2 и 3, выполненных на разной глубине. Жидкости подаются в датчик 1 благодаря падающей системе 4, выполненной в виде сосуда постоянного уровня канала.

Скорость потока регулируется вентилем 5. Измерение электросопротивления производят мостом 6 переменного тока, одним из плечей которого является датчик 1, подключенный через коммутатор 7 измерительных ячеек. Питание моста 6 осуществляют источником переменного тока 8. Для балансировки моста 6 используют нуль-индикатор

9. Результаты измерений регистрируют измерительным прибором 10. В систему прорезей 2 и .3 уложены и закреплены группы проводников 11-16 и 17-22.

Устройство работает следующим образом.

В трубопровод с датчиком подают водопроводную воду, и вентилем

5 устанавливают требуемую скорость потока. Затем от источника переменного тока 8 в диагональ моста 6 подают ток переменного напряжения и по показаниям нуль-индикатора 9, включенного в измерительную диагональ моста 6, балансируют последний. После этого в канал падающей системы

4 подают дистиллированную воду. В результате смешения двух жидкостей

Выбор расстояния между отдельными группам проводников, составляющего

25 пять диаметров проводников, обусловлен тем, что точность измерения концентрации жидкости в дайной точке сечения потока тем вьппе, чем меньше размеры измерительной ячейки, образоЗО ванной скрещиванием проводников из разных групп. Кроме того, минимальное расстояние между группами проводников определяется упругой деформацией проводников под действием гид35 равлического давления потока жидкости.

Число .Рейнольдса потока

5 ° 10 10 5 ° 10 10 5 10 10 2.10

Деформация проводника в единицах его диаметраР

0,52 1,50 2,5D 3,0D 3,50 3,8Р 4,0D

3 11031 с разной электропроводностью происходит изменение электропроводности раствора. При этом возникает разбаланс моста 6, регистрируемый измерительным прибором 10. В ре5 зультате неравномерного смешения двух жидкостей образуются области по сечению потока с разной концентрацией раствора, вследствие чего разбаланс моста Ь будет различным 1р для отдельных измерительных ячеек датчика 1. Последовательным перебором измерительных ячеек датчика

1 с помощью коммутатора 7 определяют градиент концентрации раствора по сечению потока. По градиенту концентрации судят об эффективности смешения двух жидкостей, Благодаря расположению систем прорезей 2 и 3 на разных глубинах между группами проводников образуется зазор . Кроме того, системы прорезей 2 и 3 взаимно перпендикулярны, при этом между группами проводников образуются так называемые точки скрещения (например 12-19), которые и являются измерительными ячейками.

Разность глубин"систем прорезей

2 и 3 составляет пять диаметров проводников. Количество измерительных ячеек определяется количеством проводников (при наличии 2 и проводников обеих групп получают количество измерительных ячеек, равное целой части числа -" н ) . Это дает воэт ф можность, не внося значительных посторонних возмущений в поток, охватить измерениями все поперечное сечение потока.

Подключая к измерительной схеме попарно проводнчки из групп, получают

Как видно из таблицы, упругая де- 50 формация проводника линейно растет с увеличением числа Рейнольдса потока и при больших числах Рейнольдса выходит на насьпщение,не превышая значение 4,0 0 . Во избежание возможного 55 замыкания проводников из разных групп при их деформации под действием потока жидкости выбрано расстояние

35 4 информацию об электропроводности или емкости (это зависит от вторичной аппаратуры), а значит и относительной концентрации в данной точке поперечного сечения потока жидкости.

Например, подключая к измерительной схеме проводник 12 и 19, получаем значение концентрации в точке 12-19 и т.д. Последовательным перебором проводников каждой иэ групп получают информацию о распределении концентрации по всему поперечному сечению потока, т.е. измеряют не только само значение концентрации, но и возможный градиент концентрации по сечению потока. Иными словами, предложенный датчик позволяет зафиксировать не только изменение концентрации в потоке вообще, но.и получить информацию о том, в какой точке по сечению потока это измерение произошло.

В таблице приведена зависимость величины упругой деформации проводников от числа Рейнольдса потока жидкости.

Г между группами, равное 5D. При этих размерах предлагаемый датчик позволяет производить измерения относительной концентрации жидкой среды в потоке с погрешностью менее 1Х, в то вре мя как известные датчики выполняют эти измерения с погрешностью 5-107.

Применение предлагаемого устройст,ва при моделировании процесса смепк.—

1103135

Фиг.2

Составитель В. Филатова

Редактор В. Ковтун Техред А.Вабинец Корректор А.ЛзЯтко

Заказ 4970/32 Тираж 823

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния реагента со сточной водой позволяет установить оптимальные дозы реагента и место его ввода в поток обрабатываеяой воды. Это повышает качество очистки сточных вод, уменьшает расход реагента, сокращает объем очистных сооружений и время очистки.