Способ определения количества сжатого газа в баллоне

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 G 01 F 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4491779/10 (22) 10.10.88 (46) 30.06.92. Бюл. М 24 (71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке серо водородсодержащих газов (72) В.Е. Щербина, А.Н. Вшивцев, О.С. Михайлов, А.Д. Шахов и А.М. Митязов (53) 531.733(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1362938, кл. G 01 F 17/00, 1985.

Извещение N. 2 об изменении ТУ 51-94080. Гелий газообразный. М„ротапринт ВНИИгаза, 1986, Изобретение относится к способам наполнения и контроля наполнения баллонов сжатым газом и может использоваться в газовой промышленности, Известен способ измерения объема газа, заправляемого в емкость, путем измерения давления и температуры газа в соединяющем заправляемую емкость с источником газа и подключенном к нему через вентили трубопроводе, в котором сначала определяют объем емкости и трубопровода, подключают источник газа к трубопроводу и определяют величину минимального. давления в нем, отключают источник газа от трубопровода, подключают емкость, измеряют скорость изменения давления, фиксируют величину температуры, давления и определяют коэффициент сжимаемости газа при равенстве скорости изменения давления нулю и вели-. чину фиксированного давления, меньше определенного минимального, а затем (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА СЖАТОГО ГАЗА В БАЛЛОНЕ (57) Изобретение относится к способам контроля наполнения баллонов сжатым газом и может использоваться в газовой промышленности. Цель изобретения — уменьшение времени измерения. Для этого баллон наполняют газом непрерывно в течение 40 — 60 мин до давления, составляющего 75-100 рабочего давления в баллоне, измеряют давление в баллоне после его наполнения и температуру окружающего воздуха. Прогнозируют давление газа в баллоне к моменту выравнивания температур внутри и вне баллона, Определяют искомое количество газа по формуле. 1 табл. подключают источник газа и повторяют действия, соответствующие предыдущему подключению, при достижении величины давления в трубопроводе больше определенного минимального, причем объем газа определяют по соответствующей формуле, содержащей в качестве параметров температуру, коэффициент сжимаемости и давление при первом и втором измерениях, объемы емкости и трубопровода, а также нормальные температуру и давление.

Наиболее близким к изобретению является способ определения количества газообразного гелия в баллонах, состоящий в замере давления в баллоне после выравнивания температуры содержащегося в нем газа с температурой окружающей среды не менее чем через пять часов после его заполнения, в замере этой температуры, выборе значения коэффициента сжимаемости гелия, соответствующего измеренным темпе1744498 ратуре и давлению и в пересчете значения гидравлической емкости баллона на количество гелия при нормальных условиях.

Н едостатком известного способа является значительная продолжительность времени определения количества газа в баллоне, составляющая не менее пяти часов.

Цель изобретения — сокращение времени определения количества газа в баллоне.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения. количества сжатого газа в баллоне определяют объем баллона, коэффициент сжимаемости, измеряют давление газа в баллоне и температуру окружающей среды, причем баллон заполняют газом непрерывно в течение

40...60 мин при давлении, равном 75...100 от рабочего давления баллона, давление газа в баллоне измеряют сразу после его наполнения, а количество сжатого газа в баллоне определяют по формуле

V — . (P K+ +1), где V — количество сжатого газа при нормальных условиях, м;

V — объем баллона, м;

TH = 293- температура при нормальных условиях, К;

Т вЂ” температура окружающей среды, К;

Z — коэффициент сжимаемости газа при температуре Т и давлении (P К+ 1);

P — давление газа в баллоне после его наполнения, атм;

К = 0,9807 — коэффициент прогнозного давления, учитывающий отличие температуры газа в баллоне от температуры окружающей среды.

Установлена зависимость давления в баллоне Р> на момент выравнивания температуры содержащегося в баллоне гелия с температурой окружающей среды от давления окончания наполнения баллона, времени его наполнения при температуре газа на момент окончания наполнения баллона.

Эта зависимость аппроксимирована уравнением вида

Pa = (P К+1).

Рассчитываемое (и рогнозируемое) по данной формуле давление используется для пересчета количества содержащегося в баллоне газа к стандартным условиям.

Способ осуществляют следующим образом.

Предназначенный для наполнения баллон калибруют, определяя его внутренний объем. Калибровка состоит в наполнении баллона дистиллированной водой с известной температурой, измерении объема этой воды и пересчете объема баллона при дан5 ной температуре на объем баллона при стандартной температуре (20 С). Полученное значение, называемое гидравлической емкостью баллона (Vj, является паспортной для него величиной. Калибровку проводят

10 при изготовлении баллона, отмечая его объем в паспорте и на корпусе (с помощью клейма), или при ремонте баллона.

Баллон вакуумируют перед наполнением и подсоединяют к магистрали напол15 няющего газа.

Фиксируют время начала наполнения

О и открывают вентиль на баллоне, начиная его наполнение газом, например гелием.

По окончании наполнения баллона фиксиру20 ют время окончания наполнения 0 и давление в баллоне и закрывают его вентиль.

Баллон отсоединяют от магистрали, Вычисляют время наполнения баллона газом О по формуле

0=0з-О .

При использовании измерителя интервала времени (секундомер, таймер и т.п.) фикси30 рование времени начала и окончания наполнения заменяют запуском в работуизмерителя интервала времени и его остановкой, а величину О считывают по его шкале или табло.

35 Абсолютную величину давления в баллоне Рв на момент выравнивания температуры газа в баллоне с температурой окружающей среды вычисляют (прогнозируют) по формуле

Ра =(Р К+ 1) =(Рб и К+ 1), (2) где P — давление газа в баллоне после его наполнения (в физических атмосферах), атм;

45 К = 0,9807 — коэффициент прогнозного давления, учитывающий отличие температуры газа в баллоне от температуры окружающей среды;

Pe — избыточное давление в баллоне, 50 кгс/см ; и =0,9678 — переводной коэффициент технических атмосфер в физические, а™ . кгс/см

Величина коэффициента прогнозного давления К выбрана на основе обработки экспериментальных данных для условий

V = 39...43 дм, Ре = 140...200 кгс/см, Т = 283...303 К и времени наполнения.

1744498

Т=Т + t, (3) Тн Ра

Z Т Рн (4) Vc (Р K+ 1) Относительное отклонение определения объема, % авление

Температура окружающего воздуха, С

Время наполнения, мин

Заполнения, кгс/см

После пятичасового отстоя, кгс/см

Прогнозируемое, кгс/см

160

147

147

152

157 l 57

147,11

147,11 l 52,01

156,91

156,92

0,07

0,07

0,007

0,06

0,05

Температуру окружающей среды измеря ют термометром и вычисляют ее абсолютное значение по формуле где Т вЂ” абсолютное значение температуры окружающей среды, К;

Т =273,15-смещение шкалы термодинамических (абсолютных) температур, К;

t- температура окружающей среды, С.

Коэффициент сжимаемости Z для гелия выбирают по температуре Т (или t) и давлению Рв по таблицам физических величин

ГССД.

Вычисляют множитель к по формуле где Рн = 1 — абсолютное давление окружающего баллон воздуха, атм, Множитель к может быть определен по таблицам, составленным в соответствии с формулой (4).

За количество газообразного гелия в баллоне принимают его объем Ч, и риведенный к стандартным условиям (20 С и 101,3 кПа), вычисляемый по формуле

1/с =к Ч вЂ” Т Z . (Р . К+") (5) Пример. Осуществляли определение количества газа (гелия) при наполнении пяти баллонов по данному способу и способупрототипу, Их исходные и расчетные параметры сведены в таблицу. Как видно из таблицы, погрешность определения объема гелия по предлагаемому способу при заполнении баллона в течение времени 40...60 мин не превышает 0,1%, что достаточно для технологических целей учета газа. 3а границами указанного интервала времени погрешность учета газа возрастает, Таким образом, данный способ исключает операцию отстоя баллона, чем достига5 ется сокращение времени определения количества газа в баллоне. Это позволяет высвободить производственную площадь и персонал, занятый на проведении операции отстоя баллонов при существующих произ10 водственных мощностях.

Формула изобретения

Способ определения количества сжатого газа в баллоне по объему баллона и коэф15 фициенту сжимаемости, включающий измерение давления газа в баллоне и температуры окружающей среды, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сокращения времени измерения, баллон заполняют га20 зом непрерывно в течение 40 — 60 мин при давлении 75 — 100% от рабочего давления баллона, давление газа в баллоне измеряют сразу после его наполнения, а количество сжатого газа в баллоне определяют по фор25 муле

30 где V — количество сжатого газа при нормальных условиях, мз;

V — объем баллона, м; з.

P — давление газа в баллоне после его наполнения, атм;

35 Т вЂ” температура окружающей среды;

Z — коэффициент сжимаемости газа при температуре Т и давлении P К+ I;

К = 0,9807 — коэффициент прогнозного давления, учитывающий отличие температу40 ры газа в баллоне от температуры окружающей среды;

TH = 293 К вЂ” температура при нормальных условиях.