Плотномер для жидких сред

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности жидких сред с твердыми или газовыми включениями (двухфазных потоков). Цель . 8 изобретения - повышение точности измерения плотности жидких сред, содержащих твердые или газовые включения. Устройство имеет П-образную трубу 1, расположенную вертикально, на каждой из ветей 2, 3 и 4 которой установлены преобразователи давления 5,6 и 7. Первый дифманометр В измеряет перепад давления между преобразователями давпения восходящей 2 и горизонтальной 3 ветвей, а второй дифманометр 9 - между преобразователями давления нисходящей 4 и горизонтальной 3 ветвей. Сигналы дифманометров 8 и 9 складываются во вторичном приборе 10,показания которого пропорциональны средней плотности потока на входе в плотномер. Это достигнуто за счет того,что преобразователи давления восходящей 2 и нисходящей 4 ветвей трубы гидравлически равноудалены от преобразователя давления горизонтальной ветви 3 и расположены относительно него на расстояниях, удова ро to О О5 ho оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦЮЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1325328 (51)4 G O I N 9/26

ГОСУДА СТВЕННЫй ЙОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,. ; 1,";, Н A BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ t (54) ППОТНОМЕР ДЛЯ ЖИДКИХ СРЕД (57) Изобретение огиосится к измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности жидких сред с твердыми или газовыми включениями (двухфазных потоков). Цель

Ю (21) 3975110/23-25 (22) 10. 11. 85 (46) 23.07.87. Бюл. Р 27 (71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов (72) В.Е. Щербина, О.С. Михайлов и Ю.А. Десяткин (53) 532.14(088.8)

Авторское свидетельство СССР (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 197250, кл. G 01 N 9/26, 1967. Авторское свидетельство СССР

Р 1104390, кл.G 0 1 N 9/26, 1984. изобретения — повышение точности измерения плотности жидких сред, содержащих твердые или газовые вкпючения.

Устройство имеет П-образную трубу 1 расположенную вертикально, на каждой иэ ветей 2, 3 и 4 которой установлены преобразователи давления 5,6 и 7. Первый дифманометр 8 измеряет перепад давления между преобразователями давпения восходящей 2 и горизонтальной

3 ветвей, а второй дифманоматр 9 между преобразователями давления нисходящей 4 и горизонтальной 3 ветвей.

Сигналы дифманометров 8 и 9 складываются во вторичном приборе 10, показания которого пропорциональны средней плотности потока на входе в плотномер °

Это достигнуто эа счет того,что преобразователи давления восходящей 2 и ННсхо дящей 4 ветвей трубы гидравлически равноудалены от преобразователя давления горизонтальной ветви 3 и расположены относительно него на расстояниях, удсв1325328 .летворяющих соотношению Н /Н = (Ч - преобразователями давления, установЧц) (Ч„+ U — Ч)/(Ч " + Чц) -(Ч„- U „ + ленными на нисходящей и горизонталь+ U) — при определении плотности сред, ной ветвях; Ч„, U „ — скорости движесодержащих твердые включения, и соот- ния жидкой фазы в восходящей и нисхоношению Н /Н = (V „ + Че) (Ч -V + е н е н дящей ветвях соответственно; V — ско+ V)/(V — Vs) (U + U.», -U) - при оп- рость потока на входе в П-образную ределении плотности сред, содержащих трубу; V„ — средняя скорость оседагазовые включения, где Н вЂ” расстоя- ния частиц твердой фазы в неподвижние (по вертикали) между преобразова- ной жидкой фазе; V> " средняя скотелями давления, установленными на рость всплывания газовых пузырьков восходящей и горизонтальной ветвях; в неподвижной жидкой фазе. 2 з.п.,;

Н вЂ” расстояние (по вертикали) между ф-лы, ил. н

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения плотности жидких сред с твердыми или газовыми включениями (двухфазных по- токов).

Цель изобретения — повышение точности измерения плотности жидких сред.

На чертеже приведена принципиальная схема плотномера.

Плотномер содержит П-образную трубу 1, состоящую из восходящей 2, горизонтальной 3 и нисходящей 4 ветйей, три преобразователя 5-7 давления, установленные соответственно на восходяшей, горизонтальной и нисходящей ветвях трубы, два дифференциальных манометра 8 и 9 и вторичный прибор

10, первым и вторым входами "подключенный к выходам первого и второго дифманометров 8 и 9, первые входы которых соединены вместе и подключены к выходу преобразователя 6 давления, выходы преобразователей 5 и 7 давления подключены к вторым входам первого и второго дифманометров 8 и 9 со" ответственно.

Определение плотности в п3тотномере основано на измерении давления столба жидкости известной высоты. Перепады давления, измеряемые дифмано" метрами, имеют по три составляющих.

Первая составляющая пропорциональна средней плотности исследуемого потока. Вторая составляющая пропорциональна изменению средней плотности либо в восходящей, либо в нисходящей

30 Н8 Нн (U> Ч )(Чц Uw V) (V,"+1, 1 (Ч вЂ” Ч + U) е где Н вЂ” расстояние жо вертикали между преобразователями давления„ установленными на восходящей и горизонтальной ветвях;

Н

Н вЂ” расстояние по вертикали между преобразователями давле35

2 ветвях, обусловленному различием скоростей движения фаз в этих ветвях.

Третья составляющая пропорциональна гидродинамическим потерям напора на трение при движении потока между преобразователями давления. Влияние последних двух составляющих на показания вторичного прибора компенсируется за счет соответствующего выбора соотношения высот установки преобразователей давления восходящей и нисходящей ветвей относительно преобразователя давления горизонтальной ветви и за счет того, что преобразователи давления восходящей и нисходящей ветвей трубы гидравлически равноудалены от преобразователя давления горизонтальной ветви.

При определении плотности жидких

20 сред с твердыми включениями в восходящую ветвь 2 П-образной трубы 1, установленную вертикально, непрерывно подают исследуемую жидкость. Преобразователи давления восходящей и нисходящей ветвей трубы расположены относительно преобразователя давления горизонтальной ветви на расстояниях, удовлетворяющих соотношению

1325328 ния, установленными на нисходящей и горизонтальной ветвях; к

Vz Vq - скорости движения жидкой фазы в восходящей и нисходящей ветвях соответственно;

V — средняя скорость оседания частиц твердой фазы в неподвижной жидкой среде;

V — скорость потока на входе в

П-образную трубуВ этой ветви жидкая фаза потока движется со скоростью V, а твердая е в е фаза — со скоростью Ч = V — Vö, 15

rpe Чн — средняя скорость оседания частиц твердой фазы в неподвижной жидкой фазе. В результате этого в восходящей ветви 2 происходит увеличение средней плотности потока р по срав- 20 нению с его плотностью р на входе в П-образную трубу 1 на dp Р е

+ Р

В восходящей ветви 2 скорость движения в жидкой фазе V возрастает а 2б

Х в скорость движения твердой фазы Ч г падает относительно скорости потока У на входе в плотномер, что обусловлено оседанием частиц твердой фазы и пере.распределением скоростей фаз. В нис- З0 ходящей ветви 4 жидкая фаза движется и со скоростью V, а твердая — со скоростью VT = Ч вЂ” V>, вследствие чего н в нисходящей ветви 4 происходит уменьшение средней плотности потока р" по . З5 сравнению с его плотностью р на входе в П-образную трубу 1 на dP

f J P

В нисходящей ветви 4 скорость движения жидкой фазы V> падает, а скок рость движения твердой фазы V "ц возрастает относительно скорости потока на входе в плотномер, что обусловлено 45 оседанием частиц твердой, фазы и перераспределением скоростей фаз. Преобразователи 5 и 7 давления расположены на восходящей 2 и нисходящей 4 ветвях

П-образной трубы 1 соответственно на 50

8 расстояниях Н и Н " по вертикали относительно преобразователя 6 давления, установленного на горизонтальной ветви труби. Цифманометр 8 измеряет перепад давления между преобраэовате- 55 лями 5 и 6, а дифманометр 9 — между преобразователями 7 и 6. Дифманометры 8 и 9 преобразуют измеренные перепади давления в пропорциональные сигпалы. Выходные сигналы дифманометров

8 и 9 складываются во вторичном приборе 10.

При определении плотности жидкости жидких сред с газовыми включениями плотномер работает следующим образом.

Преобразователи давления восходящей и нисходящей ветвей трубы гидравлически равноудалены от преобразователя давления горизонтальной ветви трубы и расположены относительно него на расстояниях, удовлетворяющих соотношению

„.е „„(Vy + V )(Че- V» + V) (ч"„- ч,)(v,+ v — ч) где V — средняя скорость всплывания е газовых пузырьков в неподвижной жидкой среде.

В восходящую ветвь 2 П-образной трубы 1, установленной вертикально, непрерывно подается исследуемая жидкость с газовыми включениями. В этой ветви жидкая фаза потока движется со е скоростью Ч», а газовая фаза — со скоростью Vе = V + U > где V8 е средняя скорость всплывания газовых пузырьков в неподвижной жидкой фазе.

В восходящей ветви 2 происходит уве8 личение средней плотности потока по сравнению с его плотностью р на входе в П-образную трубу 1 на В эа счет всплывания газовых пузырьков и уноса их в горизонтальную ветвь 3

f =Р Р.

В восходящей ветви 2 скорость движения жидкой фазы V падает, а ско8 рость движения газовой фазы Ч воз 8 растает по сравнению со скоростью потока V на входе в плотномер, что обусловлено всплыванием газовых пузырьков с последующим уносом их в горизонтальную ветвь 3. В нисходящей ветви 4 жидкая фаза движется со скок ростью V а газовая фаза — со скоростью V Ч„- V8, вследствие чего

Н в нисходящей ветви 4 происходит уменьшение средней плотности потока р" по сравнению с его плотностью р на входе в П-образную трубу 1 на еР"

9 Р

В нисходящей ветви 4 скорость движения жидкой фазы Ч» возрастает, а

28 в где Н нн в н /. р, Vg — средняя скорость всплывания газовых пузырьков в неподвижной жидкой фазе. где

Составитель В. Апексеев.

ТехРед JI Сердюкова

Корректор В. Бутяга

Редактор А. Ворович

Заказ 3042/37 Тираж 776 Подписное

ВНИИ1К Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г„ужгород,ул.Проектная,4

5 13253 скорость движения газовой фазы V падает по сравнению со скоростью потока

U на входе в плотномер, что обуслов-„ лено всплыванием газовых пузырьков с уменьшением последующего уноса их на выход плотномера.

Преобразователи 5 и 7 давления расположены на восходящей 2 и нисходящей 4 ветвях П-образной трубы соответственно на расстояниях Н и 10 н

Н по вертикали относительно преобразователя давления 6, установленного на горизонтальной ветви трубы. Дифманометр 8 измеряет перепад давления между преобразователями 5 и 6, а 15 дифманометр 9 — межцу преобразователями 7 и 6. Цифманометры 8 и 9 преобразуют измеренные перепады давления в пропорциональные сигналы.

Выходные сигналы дифманометров 8 20 и 9 складываются во вторичном приборе 10.

При изготовлении плотномера первоначально устанавливают преобразователь 7 давления, максимально используя длину нисходящей ветви 4, на расстоянии Н от горизонтальной ветви

3. Затем устанавливают преобразователь 5 давления на расстоянии Н от горизонтальной ветви 3. В последнюю 30 очередь определяют место установки преобразователя 6 давления.

Формула изобретения

i. Плотномер для жидких сред, содержащий проточную емкость в виде Побразной трубы, три преобразователя давления, установленные на каждой из ветвей трубы, и два дифманометра, каж-40 дый из которых соединен с вторичным прибором, с преобразователем, установленным на горизонтальной ветви, и с преобразователем, установленным на вертикальной ветви, о т л и ч а ю — 45 шийся тем, что, с целью повышения точности измерения плотности жидких сред, преобразователи давления, установленные на вертикальных — восходящей и нисходящей ветвях трубы, гидравлически равноудалены от преобразователя давления, установленного на горизонтальной ветви трубы.

2. Плотномер по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения плотности жидких сред, содержащих твердые включения, преобразователи давления установлены на вертикальных ветвях таким образом, что выполнено условие

Ь Н в н (V x — Vq) (U@ — V g — V) (v + v„) (v ч v „+ v) расстояние (по вертикали) между преобразователями давления, установленными на восходящей и горизонтальной ветвях; расстояние (по вертикали) между преобразователями дав" ления, установленными на нисходящей и горизонтальной ветвях; скорости движения жидкой фазы в восходящей и нисходящей.ветвях соответственно; скорость потока на входе в Побразную трубу; средняя скорость оседания частиц твердой фазы в неподвижной жидкой фазе.

3. Плотномер по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения плотности жидких сред, содержащих газовые включе-. ния, преобразователи давления установлены на вертикальных ветвях таким образом, что выполнено условие ь н (V «+ чь) (7в — v" + v)

Н Н (ví - v )(v + vâ — v)