Способ измерения количественного состава жидких смесей

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА даЩКИХ СМЕСЕЙ, заключающийся в том, что изменяют температуру внешней среды и измеряют температуру испаряющейся жидкости, соответствующую каждой температуре внешней среды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения величины интервалов между температурами окружающей среды, одновременно с изменением температуры производят изменение давления окружающей среды, знак которого противоположен знаку изменения температуры. g

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН аю (ii), 4(51) G 01 N 25/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ILBTOPCKOhlhl СИИДВтывству

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И QfHPblTHA (21) 3573862/24-25 (22) 14.01.83 (46) 07.01.85. Бюл. No 1 (72) В. Д. Борисевич, Н. И. Лагунцов, Е. В. Левин и A. П. Тодоснев (71) Московский ордена Трудового Красного

Знамени инженерно-физический институт (53) 536.423.1 (088.8) (56) 1. Тхоржевский В. П. Автоматический анализ химического состава газов. М., "Химия", 1969, с. 143-145.

2. Авторское свидетельство СССР Р 394708, кл. G 01 N 25/10, 1970 (нрототнп). (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТ—

ВЕННОГО СОСТАВА ЖИДКИХ СМЕСЕЙ, заключающийся в том, что изменяют температуру внешней среды и измеряют температуру испаряющейся жидкости, соответствующую каждой температуре внешней среды, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения величины интервалов между температурами окружающей среды, одновременно с изменением температуры производят изменение давления окружающей среды, знак которого иротивоположен знаку изменения температуры.

11335

Изобретение етносится к способам измерения и может быть использовано для количественного контроля содержания компонентов в жидких смесях, преимущественно при. решении ряда важных народнохозяйственных задач, связанных с улучшением качества продукции и контролем используемого сырья в тгищевой, химической, нефтехимической, медицинской и других отраслях промышленности, а также при решении вопросов, связанных с охраной окружающей среды.

Для измерения количественного состава жндких смесей (для определения концентрации компонентов смеси) используют способы, основанные на различных физических и физико-химических свойствах этих смесей: денситометрический способ (определение состава путем измерения плотности), рефрактометрический (по величине показателя прелом- 20 ления), способы, основанные на измерении различных термодинамических параметров смеси и т.п.

Известен метод анализа смесей, состоящих из нескольких компонентов, например метод измерения одного и того же параметра при различных условиях (1) .

Однако при попытке применить этот метод для жидких смесей возникают трудности, связантгые с выбором проходящего метода анализа, Наибол. е близким техническим решением к изобретению является способ измерения количественного состава жидких смесей, заключающийся в том, что изменяют темпе24 1 ратуру внешней среды и измеряют температуру испаряющейся жидкости, соответствующую каждой температуре внешней среды (2).

Однако известный способ не всегда точен, так как для увеличения точности акализа (особенно многокомпонентных смесей) необходим широкий диапазон температур, что в ряде случаев невозможно или приводит к искажению конечного результата.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем уменьшения величины интервалов между температурами окружающей среды.

Эта цель достигается тем, что согласно способу измерения количественного состава жидких смесей, заключающемуся в том, что изменяют температуру внешней среды и измеряют температуру испаряющейся жидкости, соответствующую каждой температуре внешней среды, одновременно с изменением температуры производят изменение давления окружающей среды, знак которого противоположен знаку изменения температуры.

Измерение температуры испаряющейся поверхности жидкости проводят при различных давлениях и температурых окр "кающей среды, Количество измерений не меньше

N — 1, где М вЂ” количество компонентов смеси. При этом концентрации компонентов определяются из решения следующей системы уравнений, описывающей равновесное состояние между жидкой фазой и парами жидкости в атмосфере: где

Р;—

Ро

Cp„l

Сро номер измерения; молекулярный вес < -го компонента; средний молекулярный вес газа атмосферы; парциальное давление -го компонента в j -м измерении,(Пф удельная теплота испарения -го компонента, Дж/г; удельная теплоемкость i -го КоМпопента в парообразном состоянии,Дж/г град; удельная теплоемкость -го компонента в жидком состоянии, 55

Дж/г град; удельная теплоемкость газа атмосферы, Дж/г man:

Т вЂ” абсолютная температура поверх1 ности жидкости в 1 -м измерении; — абсолютная температура окружающей среды (атмосферы) в „, -м измерении; ь! Тр -Т",Х, — относительная весовая концентрация I -го компонента;

Рв — давление окружающей среды в

j -м измерении.

В случае, когда компоненты смеси по своим физико-химическим свойствам приближаются к идеальным жидкостям, зависимость парциальных давлений от состава выражается простым законом (X» T > ) - Х, (o, (Т 1 ) (2) 1133524

Работоспособность предлагаемого способа иллюстрируется на примере определения количественного состава трехкомпонентной смеси толуол — бензол — четыреххлористый углерод. Термодинамические характеристики компонентов смеси приведены в табл. 1.

Таблица 1

Дж fr

С, Дж г. град

Ст Нв

1,13

1,72

364,3 ° 92

С6Н6

1,05

1,70

393,6

CCi4

0,54

0,84

209,3

152

25 смеси с концентрациями 0,4; 0,3; 0,3 и

0,3; 0,5; 0,2.

В табл. 2 приведены величины измеряемой температуры поверхности при различных измерениях температуры T< . и давления ро

ЗО для смеси с концентрациями Х, * 0,1; 0,6; 0,3.

Таблица 2!

1 300 310 310

10,7 ° 10

10,7 ° 105 9,33" 10

277,4 281

9,33 10 8 ° 10

276 274,6

Р Ра

282,4

Как видно из табл.2, изменение давления на 1,33 ° 10 Па при фиксированной температуре То приводит к изменениям температуры Т в среднем на 1,4 . При изменении температуры Т при фиксированном дав- 45 ленин наблюдается изменение температуры поверхности на 5". При одновременном изменении температуры и давления температу. ра йоверхности меняется на 6,4". Подобные изменения температур являются достаточно большими для того, чтобы зафиксировать их с использованием современной измерительной техники с необходимой точностью.

Одновременное изменение давления позволяет идентифицировать смеси различного со- 55 става и приводит к заметному сокращению необходимой величины интервала изменения температуры., Это является. существенньца„

3 где Р (Т ) — давление насыщенного

О! j пара чистого -го компонента при температуре 1, которое легко определяется по известным зависимостям. Определение концентраций при этом сводится к решению системы линейных алгебраических уравнений.

В случае неидеальных жидкостей решение системы (1) следует проводить итерационными методами с использованием заранее известных функциональных зависимостей ;; <х„111, Химическая формула C >„, Дж

При температуре окружающей среды Т =300 К и давлении P0 = 10 Па температуре поверхности Т = 277 соответствуют по крайней мере два состава смеси с концентрациями компонентов X 0,1; 0,6; 0,3 и 0,3; 0,2; 0,5, а температуре Т- "279

Измерения необходимо выполнять в таких интервалах температур и давлений, чтобы обеспечить заданное разрешение по концентрациям.

Г например, при анализе термически неустойчивых соединений.

Возможность уменьшения температурных интервалов иллюстрируется на следующем примере. Имеется трехкомпонентная смесь: ацетон — диэтиловый эфир — уксусноэтиловый эфир с концентрациями компонентов }(,=О,1;

Х =0,1; Х = 0,8. В этом случае при давлении Р„8,10 Па и Т =300 имеем

Ь Т 15 . Для того, чтобы получить ьТ=25 при том же давлении, температуру То необходимо поднять до 325, но понизив давление в два с половиной раза, температуру о

Тв необходимо поднимать всего до 305 .

Предлагаемый способ обладает существенной эффективностью при его использовании

1133524

Составитель В. Екаев

Техред А.Кикимезей Корректор С. Черни

Редактор А. Шишкина

Тираж 898 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9943/36

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4 в различного рода автоматических системах регулирования и контроля, что приводит к экономии сырья в пищевой, медицинской, химической и других отраслях промышленности, улучшает контроль за состоянием и охрану окружающей среды.