Устройство для измерения газосодержания газожидкостных потоков

 

Изобретение относится к измерению гидродинамических параметров газожидкостных потоков в химико-технологической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности, например в процессах культивирования микроорганизмов в ферментаторах. Цель изобретения - повышение точности измерения Точечный электрод (ТЭ) питают напряжением постоянного тока и стабилизируют значение силы тока питания, постоянно определяют текущее значение напряжения на нем при нахождении его в жидкой фазе. Задают два различных по значению приращения пороговых напряжений и, суммируя каждое значение этих приращений с текущим значением напряжения на ТЭ, получают два текущих значения пороговых напряжений, которые затем сравнивают с текущим значением падения напряжения наТЭ Определяют измеренное газосодержание, соответствующее каждому значению порогового напряжения , и рассчитывают действительное значение газосодержания по математической зависимости. 5 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 6 01 N 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4751682/25 (22) 11.07.89 (46) 23.09,91. Бюл.М 35 (71) Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения (72) З.А.Шишкин, К.М.Попков и В.А.Сабанин (53) 543,25(088. B) (56) Бурдуков А.П. Диагностика основных турбулентных характеристик двухфазных потоков. — Прикладная механика и техническая физика, 1979, М 4, с.70-71.

Шендеров Л.З., Лебедев.А,П. Измерение локальных характеристик движения газа в двухфазном потоке. — Измерительная техника, 1981, N 12, с,55-57. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЪ|Х

ПОТОКОВ (57) Изобретение относится к измерению гидродинамических параметров гаэожидкостных потоков в химико-технологической, Изобретение относится к области измерения газосодержания газожидкостных потоков в химико-технологической, металлургической, пищевой и других областях науки и техники при исследовании гидродинамики процессов, протекающих в многофазных потоках в соответствующих типах технологического оборудования и сооружений, например, в процессах глубинного культивирования микроорганизмов в ферментаторах.

Целью изобретения является повышение точности измерения гаэосодержания газожидкостных потоков, На фиг.1 показана функциональная блок-схема устройства для измерения гаэоа содержания газожидкостных потоков; на

„„Я3 „„1679339 А1 металлургической, пищевой и других отраслях промышленности, например в процесcGx культивирования микроорганизмов в ферментаторах. Цель изобретения — повышение точности измерения, Точечный электрод (ТЭ) питают напряжением постоя н ного тока и стабилизируют значение силы тока питания, постоянно определяют текущее значение напряжения на нем при нахождении его в жидкой фазе. Задают два различных по значению приращения пороговых напряжений и, суммируя каждое значение этих приращений с текущим значением напряжения на ТЭ, получают два текущих значения пороговых напряжений, которые затем сравнивают с текущим значением падения напряжения на ТЭ. Определяют измеренное газосодержание, соответствующее каждому значению порогового напряжения, и рассчитывают действительное значение газосодержания по математической зависимости, 5 ил. фиг.2 — последовательность импульсов напряжения на точечном электроде; на фиг.3 и 4 — последовательность прямоугольных импульсов, формируемых с помощью данного устройства; на фиг.5 — импульс напряжения на точечном электроде, который формируется с помощью устройства при питании точечного электрода напряжением постоянного тока со стабилизированным значением силы тока (указаны также задаваемые приращения пороговых напряжений (ЛИя и Ж42); текущие значения пороговых напряжений (U > и U>z), а также элементы импульса, необходимые для вывода формулы действительного значения газосодержания, измеряемого устройством).

1679339

Устройство для измере))ия газосодержания (фиг.1} имеет последовательно соедиI)BI))«источник 1 питания постоянного тока со стабилизированным значением сипы тока, сг)противление 2 нагрузки, точечный и опорный электроды 3 и 4соответственно, а также блок 5 измереь»л)! текущего значения HBпряжения на точечном электроде 3, находящемся в >I<èäêoé фазе. К выxoäó б))ока 5 подкл)очены две параллельные ветви блоков, состоящих из блоков 6 и 7 суммирования, блек<>в 8 и 9 сравнения, блоков 10 и i1 формирования прямоугольных импульсов, блоков 12 и 13 измерения гаэосодержания, выходы которых подключены на входы блока 14 арифметических операций, подкл)о)е);ного своим выходом на вход указателя l5 значения газосодер:кания.

Б состав указанных ветвей входят два блока 16 и 17 задания приращений пороговых напря>кений, выходы которых подклю )ень! на входы блоков 6 и 7 суммирования и в:<оды блока 14 арифметических операций, при этом вход блока 5 измерения текущего значения напря>кения включен параллельно входам блоков 8 и 9 сравнения.

Устройство работает следу)ощим образом, В исследуемый газожидкостный поток помещен точечный электрод 3, питаемый от источника 1 постоян))ого напря>кения, обеспечивающего стабильное з) Ià÷BHèå силы тоYB f питан)ля элекгрода 3. В качестве опорного электрода 4 может быть использована стенка аппарата или трубопровода, в котором движется газо>кидкостный поток.

Текущее значение напряжения U пбдается на электрод 3 )л одновременно на три блока: блок 5 измерения напря>кения U>K, G/lovM 8 и 9,.пав))е))и)я 8 6J)01<8 т; )-)епрерывно с малым временем осреднения, порядка единиц секунд, определяют текущее значение

lIQclpi,>vB) lMsI )>;, соответству)ощее напрям<е)!)!)о на электроде 3 при нахо>кденли его

0 кидкой фазе.

Напряжение U>I< с выхода блока 5 вводится непрерывно в блоки 6 и 7 суммирования, В блоках 16 и 11 фомируются и непрерывно вводятся в блоки 6 и 7 заданные значения приращений пороговых наГ)РЯМ<Е)))!й Л )п1 и QIJn2 СООтВЕтстВЕННО.

В блоках 6 и 7 напряжения an) и AUn2 складываются с текущим значен)лем U, формируются текущие значения пороговых напРЯжений Un1и Un2и ))епРеРывно ввоДЯтся в блоки 8 и 9 сравнения, где с ними непрерывно сравнивается текущее значение напряжения 0 на электроде 3.

В периоды времени, когда напряжение на электроде 3 больше соответству)ощсго текущего порогового напря>кения Un, в блоках 8 и 9 формируется управляющий сигнал, 5 поступающий на входы блоков 10 и 11 формирования прямоугольных импульсов, Прямоугольные импульсы с выхода блоков 10 и

11 поступают на блоки 12 и 13 измерения газосодержания, где они суммиру)отся по

10 длительности в течение заданного времени одного цикла измерения Т и полученные суммы, Т1! и g T2) делятся на значение Т в соответствии с формулой

p=g т т (1)

l =1 где TI — время пребывания точечного электрода в I-м газовом пузырьке, с;

Т вЂ” полное время измерения (оно долж20 но быть достаточно большим по сравнению

cТ!), с; п — общее количество пузырей, наколовшихся на точечный электрод за время измерения Т, Выходной сигнал с блоков 6 и 7, соответству)ощий измеренным значениям гаьосодержаний <о) и 2, поступает на вход блока 14 арифметических операций, в котором производятся вычисления по формуле (2) и формируется выходной сигнал, подаваемый на указатель 15 !1 соответству)ощий действительному значению газосодержаHM) Р

„= <Р1 + ( — — 1), (2) где р — действительное значение газосодержания в точке измерения, доля единицы;

AUn1 — ПЕРВОЕ ЗадаННОЕ ЗНаЧЕНИЕ ПрИращения порогового напряжения, В, 40 Л U,2 — второе заданное значение приращения порогового напряжения, В,, /

Л U п1 -"t:- AUn2i

1 — измеренное значение газосодержания в точке измерения, полученное при

45 приращении порогового напряжения AUni из соотношения <р =,! Т1)/Т, доли единицы, 2 — измеренное.значение газосодержания в точке измерения, полученное при приращении порсгового напрям<ения Ь.42 из соотношения <р2 =,>, Т2)/Т, доли единицы.

Как видно из фиг.2-5, форма импульсов напря>кения на электроде 3 при питании его постоянным током стабильного значения в данном устройстве существенно оп»лчается от формы импульсов напряжения на известном ТЭ.

1679339

При питании электрода 3 постоянным током стабильного значения крутизна переднего фронта импульсов остается постоянной, а импульс имеет форму прямоугольного треугольника.

Из схем, приведенных на фиг,2-5 следует, что при измерении действительного значения газосодержания в данном устройстве реализуется зависимость (2), а не (1). При этом существенно уменьшается погрешность измерения действительного значения газосодержания и влияние изменения проводимости жидкой фазы и сопротивления электрода 3 на значение погрешности.

Формула изо ретения

Устройство для измерения газосодержания газожидкостных потоков, содержащее источник питания постоянного тока, точечный и опорный электроды, ветвь блоков, содержащих блок задания порогового напряжения, блок сравнения, блок формирования прямоугольных импульсов, блок измерения газосодержания и указатель значения газосодержания, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что. с целью повышения точности измерения, в качестве источника питания постоянного тока использован источник со стабилизированным значением силы тока, дополнительно в устройство введены блок измерения текущего значения напряжения на точечном электроде в жидкой фазе, блок суммирования, вторая ветвь блоков, включа5 ющая блоки суммирования, задания порогового напряжения, сравнения, формирования прямоугольных импул сов, измерения газосодержания и блок арифметических опера-. ций, при этом вход блока измерения

10 текущего значения напряжения на точечном электроде в жидкой фазе включен параллельно входам блоков сравнения, а его выход соединен с входами блоков суммирования первой и второй Beiàåé блоков, включающих

15 блоки суммирования, задания приращения порогового напряжения, сравнения, формирования прямоугольных импульсов и измерения значения газосодержания, выходы блоков суммирования подключены на входы

20 блоков сравнения, выходы блоков задания порогового напряжения подключены на входы блоков суммирования и входы блока арифметических операций, выходы блоков измерения газосодержания подключены на

25 входы блока арифметических операций, а выход блока арифметических операций, - на вход указателя газосодержания.

1679339

Составитель Ю.Клевков

Техред M. Мор гентал Корректор А.Осауленко

Редактор Н.Лазаренко

Заказ 3208 Тираж 376 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород; ул.Гагарина, 101