Способ определения концентрации газов, растворенных в жидкости и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить .. функциональные возможности. При анализе дегазированных жидкостей осуществляют продувку внутренней полости устройства тем же газом, концентрацию которого в последующем определяют, затем снижают давление до атмосферного , растворяют в пробе жидкости газ при перемешивании до равновесного состояния, определяемого законом Генри , а после измерения количества поглощенного жидкостью газа по фиксированному положению капли анализируемой жидкости, перемещающейся в направлении, противоположном направлению при анализе газонасыщенных жидкостей , рассчитывают остаточную концентрацию растворенных газов по приведенной в описании формуле. Устройство для осуществления способа дополнительно содержит сосуд, снабженный патрубком с краном, изогнутый участок снабжен трехходовым краном, установленным на противоположной стороне от индикаторной трубки, причем все сосуды соединены изогнутым участком под углом 120° один относительно другого, при этом проходной канал в пробке крана выполнен изогнутым в центре пробки под углом 120° в горизонталь- .ной плоскости и соединен в точке изгиба каналом, соединяющим проходное отверстие с внутренней полостью индикаторной трубки. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦЮЛИСТ ИЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1 19968 А 1 (51)5 С 01 N 7 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изОБР1лениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ CCCP (21) 4767684/26 (22) 11. 12. 89 (46) 15. 03. 92. Бюл. и 10 (7 2) А. Н. Литвине нко, А.А. Шлейфер, В.С.L àíüêî и А.Б.Качалов (53) 573.72 (088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

1589132, кл. С 01 И 7/14, 1988. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ГАЗОВ, PACTBOPEF1HbK В ЖИДКОСТИ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить, функциональные возможности. При анализе дегазированных жидкостей осуществляют продувку внутренней полости устройства тем же газом, концентрацию которого в последующем определяют, затем снижают давление до атмосферного, растворяют в пробе жидкости газ при перемешивании до равновесного состояния, определяемого законом Генри, а после измерения количества поИзобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению концентрации газов, растворенных в жидкости, в частности газов в воде для теплоэлектростанций или газов в теплоносителях для АЭС, и может быть использовано в химической, нефтехими-. ческой, нефтеперерабатывающей промышленности и различных областях техники, а также при проведении научноисследовательских работ и лабораторных исследований, связанных с использованием газонасьпценных и дегазиро2 глощенного жидкостью газа по фиксированному положению капли анализируемой жидкости, перемещающейся в на-правлении, противоположном направле нию при анализе газонасьпценных жидкостей, рассчитывают остаточную концентрацию растворенных газов по приведенной в описании формуле. Устройство для осуществления способа дополнительно содержит сосуд, снабженный патрубком с краном, изогнутый участок снабжен трехходовым краном, установленным на противоположной стороне от индикаторной трубки, причем все сосуды соединены изогнутым участком под углом 120 один относительно другого о при этом проходной канал в пробке крана выполнен изогнутым в центре пробки под углом 120 в горизонтальо ной плоскости и соединен в точке из-! гиба каналом, соединяющим проходное отверстие с внутренней полостью индикаторной трубки. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. ванных жидкостей и изучением процессов абсорбции и десорбции.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа и устройства за счет определения остаточной концентрации растворенных газов в дегазированной жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу осуществляют продувку внутренней полости устройства тем же газом, концентрацию которого в последующем определяют, затем снижают давление до атмосферного, ра171996 створяют в пробе жидкости газ при перемешивании до равновесного состояния, определяемого законом Генри, а после измерения количества поглощенного жидкостью газа по фиксированному положению капли анализируемой жидкости, перемещающейся в направлении, противоположном направлению при анализе газонасыщенных жидкостей, рассчитыва- ð ют остаточную концентрацию растворенных газов по формуле а Ь

С = Ж Р ать у ж

15 где Ж вЂ” коэффициент Генри при температуре определения, см /см.ата;

Р ц щ — атмосферное давление, ата, а — сечение индикаторной трубки, см2 i

L — расстояние перемещения индикатора, cM, Чж — объем пробы жидкости, см2.

На фиг.1 и 2 представлена схема 25 устройства для осуществления способа определения концентрации газов, раст" воренных в жидкости, в разных рабочих положениях, на фиг.3 — разрез А-А на фиг.2.

ЗО

Устройство состоит из сосуда 1 для отбора пробы, сосуда 2 с поглощающим жидкость элементом и рабочего сосуда

3, соединенных разветвленным изогнутым участком 4, обеспечивающим размещение всех (трех} сосудов под углом

120 один относительно другого. Сосуд о

1 для отбора пробы откалиброван (шкала 5} и снабжен патрубком 6 с двухходовым краном 7. Сосуд 2 с поглощаю" щим жидкость элементом снабжен притертой пробкой 8. Рабочий сосуд 3 снабжен патрубком 9 с двухходовым краном 10. Разветвленный изогнутый участок 4 снабжен индикаторной трубкой 1 1 со шкалой 12, а также треххо45 довым краном 13, установленными симметрично друг другу на противоположных сторонах изогнутого участка 4 по разные стороны от центра изгиба на одной линии, перпендикулярной плоскости, образованной осями трех сосудов. Пробка 14 трехходового крана 13 имеет проходной канал 15, изогнутый в центре пробки под углом 120 в горизонтальной плоскости, который сое- 55 динен в точке изгиба каналом 16, сое-. диняющим проходной канал 15 с внутренней полостью индикаторной трубки

4

11 в любом положении трехходового крана 13. Внутри сосуда 2 помещен поглощающий жидкость элемент 17. На патрубки 6 и 9 надеты гибкие шланги (не показаны).

Способ определения концентрации газов, растворенных в жидкости, осуществляют на предлагаемом устройстве следующим образом.

При анализе газонасыщенной жидкости трехходовой кран 13 устанавливают в положение, когда проходной канал t5 соединяет внутренние полости сосуда

1 для отбора пробы и сосуда 2 с поглощающим жидкость элементом 17. С помощью гибкого шланга подсоединяют сосуд 1 к емкости с жидкостью, подлежащей анализу. Открывают вентиль иа емкости, кран 7 иа патрубке 6 и отбирают пробу жидкости для анализа в сосуд 1 для отбора пробы, после чего перекрывают кран 7.

По шкале 5 определяют объем отобранной пробы. После этого вводят каплю анализируемой жидкости 18 с помощью шприца в индикаторную трубку 11 и поворачивают устройство относительно центра изгиба на 120 по часовой о стрелке так, чтобы анализируемая жидкость перетекала полностью в сосуд 2 с поглощающим жидкость элементом 17.

При этом происходит впитывание анализируемой жидкости поглощающим жидкость элементом 17 в сосуде 2 и выделение газов, растворенных в жидкости. В качестве поглощающего жидкость элемента 17 может быть использован рулончик фильтровальной бумаги.

При выделении растворенных газон из жидкости индикатор (капля анализируемой жидкости) 18 перемещается в индикаторной трубке 11. После остановки капли 18 фиксируют величину ее перемещения по шкале 12. Концентрацию газов, растворенных в жидкости (Ж), рассчитывают по формуле где V объем газа, см ; а - сечение индикаторной трубки, см

L — - величина перемещения капли, см, 7„, — объем пробы жидкости, см

При анализе дегазированной жидкости трехходовой кран 13 устанавливают в положение, когда проходной канал 15

1719968

6 соединяет внутренние полости сосуда для отбора пробы и рабочего сосуда 3.

С помощью гибкого шланга подсоедйняют устройство к источнику газа, концентрацию которого необходимо опре-.-.. делить, и осуществляют продувку им внутренней полости устройства, предварительно надев на конец индикаторной трубки шланг (не показано). На 10 фиг.1 видно, что продувку осуществляют через патрубки 6 и 9. По окончании продувки закрывают кран 7 и зажимают шланг на.индикаторной трубке. После этого с помошью зажима на шланге ин- 15 дикаторной трубки снижают давление внутри устройства до атмосферного с одновременным отбором пробы жидкости в сосуд 1. По шкале S определяют объем отобранной пробы. После этого 20 с помощью шприца вводят в индикатор.— ную трубку каплю анализируемой жидкости 18, поворачивают устройство относительно центра изгиба на 120 против часовой стрелки так, чтобы анали- 25 зируемая жидкость полностью перетекала в рабочий сосуд 3. Происходит перемешивание жидкости и растворение в ней газа. Капля анализируемой жидкости 18 начинает смещаться от края ин- 30 дикаторной трубки к изгибу угтройства. В,дальнейшем плавно покачивают (постукивают) сосуд 3 в плоскости, перпендикулярной уровнемерной трубке до установления равновесного состояния, при котором в жидкости устанавливается концентрация газа С в соответствии с законом Генри, а индикатор (капля анализируемой жидкости) 13 останавливается и находится в неподвиж- 4р ном положении, т.е. устанавливается концентрация газа, соответствующая атмосферному давлению (Рц м).

Момент достижения атмосферного давления во внутренней полости устройства при снижении давления газа после продувки может быть определен различными способами. Например, по окончании продувки зажимают шланг на индикаторной трубке 11 и закрывают краны 7 и 10 на патрубках 6 и 9. 3атем берут стеклянную трубку (капилляр) и вводят в отверстие с одной стороны трубки каплю жидкости. После этого трубку вставляют (той стороной, где находится капля жидкости) в шланг, один конец которого предвари.тельно карет на индикаторную трубку

11.и перекрыт зажимом по окончании

С =Ж-Р, см газа/см жидкости,(1) На установление этой концентрации израсходован объем газа V, Ч„ = aL, см, (2) где а — сечение индикаторной трубки, см2 е

L — расстояние перемещения индикатора, см.

Остаточную концентрацию растворенных газов в дегазированной жидкости (С ) находим из соотношения а Ь iK P =с„+ — —— астм Х

Ж (4) Из выражения (4) получим а Ь тм

V (5) Так как Ж вЂ” коэффициент Генри прк температуре определения Н см /см ата, то объем газа Ч . = aL необходимо привести к Н см, т.е. к см при нормальных условиях (Н.У.) по формуле

0Т

=аЬ вЂ” -- — —-Рн. Тан

Г (н.g

273 Кр

760 мм рт.ст., температура, при которой проводится анализ, К. где Т„

Ри.

Т „Таким образом, остаточную концентрацию растворенных газов в дегазированной жидкости рассчитывают по фор- . муле а L

С Х Р

X x атм э продувки. После этого стеклянную трубку устанавливают в вертикальное или горизонтальное положение и медленно открывают зажим на шланге. Так как давление во внутренней полости устройства больше атмосферного, то капля жидкости внутри стеклянной трубки (капилляра) перемещается. Остановка капли жидкости свидетельствует о том, что давление во внутренней полости устройства стало атмосферным.

Математически сказанное выражается. следующим образом:

1719968 где 3С коэффициент Генри при темпе ратуре определения Н см /смм хата, Р м " атмосферное давление, ата; а — сечение индикаторной трубки, см2, L — - расстояние перемещения индикатора, см;

V® — объем пробы жидкости, см .

Пример конкретного выполнения способа с приведением числовых значений параметров, входящих в формулу для расчета остаточной концентрации.

Для анализа взят бензол, насыщенный азотом. Исходная концентрация азота, растворенного в бензоле, составляет О, 124 г/л. Отбирают пробу в устройство для осуществления способа и .проводят анализ газосодержания.-.

Учитывая, что в данном примере Жц ф

- "0,12 г/л. ата, Чр„= 96 см, а =

= О, 12 см2, L = 3 см и поставив указанные значения в расчетную формулу, получим

С„= C> = 0,125 кг/м .

Кроме того, для анализа взят бензол, предварительно насыщенный азотом, а затем дегазированный. Отбира- 30 ют пробу в устройство для осуществления способа и проводят анализ газосодержания. Учитывая, .что в данном примере X = 0,12 г/л ата Ч, = 40 смз, а = 0,16 см ; L = 17 см, и подставив указанные значения в расчетную формулу, получают Сх = С я = 0,052 кг/м .

Такие режимные параметры способа, как давление продувки устройства га- 40 зом, не влияют на его воспроизводство, неважно, под каким давлением осуществляется продувка внутренней Iloлости устройства, главное, что после продувки давление во внутренней по- 45 лости должно быть равно атмосферному.

Формула изобретения

1. Способ определения концентрации 50 газов, растворенных в жидкости, включающий отбор фиксированного количества анализируемой жидкости, помещение ее в замкнутый объем с материалом, поглощающим жидкость, измерение количества выделившегося газа при атмосферном давлении по измерению положения капли анализируемой жидкости в индикаторной трубке, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет определения остаточной концентрации растворенных газов, осуществляют продувку внутренней полости устройства анализируемым газом, снижают давление до атмосферного, растворяют в пробе жидкости газ при перемешивании до равновесного состояния, а остаточную концентрацию рассчитывают по формуле

aL

С = М P х х сам Ч где Ж вЂ” коэффициент Генри при темпеХ ратуре определения, . см /см ата, Р с, — атмосферное давление; а — сечение индикаторной трубки см

L — расстояние. перемещения индикатора, см, V — объем пробы жидкости, см .

2. Устройство для определения концентрации газов, растворенных в жидкости, включающее откалиброванный сосуд для отбора пробы, снабженный патрубком с краном, сосуд с поглощающим жидкость элементом, снабженный притертой пробкой и подсоединенный к сосуду дпя отбора пробы изогнутым участком, индикаторную трубку, установленную перпендикулярно плоскости, проходящей через оси обоих сосудов, и подсоединенную к центру изгиба, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения остаточной концентрации растворенного газа,.оно снабжено рабочим сосудом, ось которого размещена в одной плоскости с осями двух других сосудов под углом

120 к ним, грехходовым краном, разо мещенным в изогнутом участке, проходной канал в пробке трехходового крана выполнен изогнутым в центре пробки под углом 120 в плоскости сосудов и подсоединен к индикаторной трубке.

17199б8

17! 9968

Составитель А.Кубасов

Редактор М.Петрова Техред М.Дндык Корректор Л.Пилипенко

Заказ 768 Тираж Полписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, уч. Гагарина, !0!