Способ измерения и контроля температуры точки росы влажного газа

 

Изобретение относится к разряду исследования физических свойств материалов. В способе измерения и контроля температуры точки росы влажного газа, заключающемся в том, что измеряют с помощью датчиков параметры, которые можно привести к влагосодержанию газа, и давление газа в месте, исследуемом по температуре точки росы, направляют информацию о замеряемых параметрах на электронное устройство, пересчитывают эти параметры в информацию по его влагосодержанию. Параметры, характеризующие влагосодержание и давление газа, пересчитывают в температуру точки росы. Техническим результатом изобретения является создание автоматического непрерывного способа замера и контроля температуры точки росы влажного газа. 1 ил.

Изобретение относится к разряду исследования физических свойств материалов, в частности к измерению температуры точки росы влажного газа при различных давлениях.

Известен способ непосредственного измерения температуры точки росы (ТТР) влажного газа приборами (пирометрами), основанными на определении температуры начала конденсации влаги, т.е. их ТТР. Для этого влажный газ пропускают через сосуд с зеркальцем, охлажденным, например, жидким азотом. В момент появления на зеркальце сконденсированных капелек влаги фиксируют температуру начала конденсации. После замера зеркальце размораживают. Контролируемый газ обычно находится под повышенным давлением, а замеры по ТТР производят после снижения давления, как правило, до атмосферного. Действительную ТТР в условиях повышенного давления находят с помощью I-d диаграмм или номограмм (Н.В. Кельцов. Основы адсорбционной техники, М. , "Химия", 1984г., с.296-300, 312-313).

Недостатком известного способа является периодичность замеров, необходимость наличия жидкого азота или баллонов с газами высокого давления, низкая точность, пересчеты ТТР при различных давлениях влажного газа по номограммам.

Известен способ измерения и контроля температуры точки росы влажного газа, принятый за прототип, который заключается в том, что измеряют с помощью датчиков (приборов) параметры газа, которые можно привести к влагосодержанию, например абсолютную влажность, выраженную, например, в объемных пропромиллях.

Влажность газа регистрируют преимущественно после снижения давления до атмосферного. Действительное давление газа измеряют в месте, исследуемом по температуре точки росы, или задают (если оно известно и постоянно). Информацию о замеряемых параметрах направляют в электронное устройство, где пересчитывают эти параметры в информацию по его влагосодержанию.

Далее специалисты пересчитывают значения, характеризующие влагосодержание и давление, с помощью таблиц, номограмм или I-d диаграмм в значения температуры точки росы в условиях действительного повышенного (или пониженного) давления (Н. В. Кельцев. Основы адсорбционной техники, М. "Химия", 1984 г., с.296-300, 312-313).

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает непосредственного выходного сигнала по обычно задаваемому в технике контрольному параметру - температуре точки росы газа. Для получения этого параметра необходим интеллектуальный труд человека, что затрудняет использование способа, например, в системах автоматического измерения, контроля и регулирования ТТР влажных газов с непостоянными давлением и температурой.

Техническим результатом изобретения является создание автоматического непрерывного способа замера и контроля температуры точки росы влажного газа путем пересчета выходных параметров по влагосодержанию (влажности) и давлению газа при различных давлениях газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе измерения и контроля температуры точки росы влажного газа, заключающемся в том, что измеряют с помощью датчиков приборов его параметры, которые можно привести к влагосодержанию газа, и давление газа в месте, исследуемом по температуре точки росы, направляют информацию о замеряемых параметрах на электронное устройство, пересчитывают эти параметры в информацию по его влагосодержанию, параметры, характеризующие влагосодержание и давление газа, пересчитывают в температуру точки росы по следующей зависимости: где Т_рос - абсолютная температура точки росы влажного газа, К; р - абсолютное давление в исследуемой точке газовой системы, МПа; d - влагосодержание газа, кг/кг сухого газа; μ_п, μ_r- молекулярная масса воды (пара) и газа соответственно; C₁ - постоянная, численно равная 1; С₂ - постоянная численно равная 1,999*10¹⁸; С₃ - постоянная, численно равная 0,1329; С₄ - постоянная, численно равная 174,15;
С₅ - постоянная, численно равная 0,4;
На чертеже изображена схематично автоматическая установка измерения и контроля температуры точки росы влажного газа для реализации предлагаемого способа.

Установка состоит из средства 1 компрессии газа (например, компрессора), которое связано с источником 2 газа (например, с атмосферным воздухом) и его потребителем 3 через газовую арматуру 4, газосборника 5 и устройства 6 осушки газа. После устройства 6 осушки газа на трубопроводе 7 установлены: датчик (прибор) 8 измерения относительной или абсолютной влажности, датчик 9 измерения температуры, который устанавливается только при измерении относительной влажности, датчик 10 измерения давления.

Датчики 8, 9, 10 связаны с электронным устройством 11, например компьютером, который предназначен для обработки параметров, характеризующих влагосодержание, с этих датчиков и пересчета показаний датчиков в информацию по влагосодержанию и в температуру точки росы.

Датчики 8, 9, 10 могут быть установлены в любом месте газовой системы, интересующей по температуре точки росы, на чертеже они условно установлены после устройства 6 осушки газа. На практике в качестве датчиков 8, 9, 10 могут быть использованы различные приборы, характеризующие влагосодержание, например кулонометрические, сорбционно-частотные, спектральные.

Способ осуществляется следующим образом. Измеряют или задают (если они известны и постоянны) параметры газа, которые можно привести к влагосодержанию, например, с помощью датчиков (приборов) 8, 9, 10 относительную влажность, температуру и давление или с помощью датчиков (приборов) 8 и 10 абсолютную влажность и давление газа в месте, исследуемом по температуре точки росы, направляют информацию о замеренных параметрах от датчиков 8, 9, 10 при замере относительной влажности, и 8 и 10 при замере абсолютной влажности на электронное устройство 11, где замеренные параметры газа пересчитывают в информацию по влагосодержанию, параметры, характеризующие влагосодержание и давление газа, пересчитывают в температуру точки росы по следующей зависимости:

где Т_рос - абсолютная температура точки росы влажного газа, К;
р - абсолютное давление в исследуемой точке газовой системы, МПа;
d - влагосодержание газа, кг/кг сухого газа;
μ_п, μ_r- молекулярная масса воды (пара) и газа соответственно;
C₁ - постоянная, численно равная 1;
С₂ - постоянная, численно равная 1,999•10¹⁸;
С₃ - постоянная, численно равная 0,1329;
С₄ - постоянная, численно равная 174,15;
С₅ - постоянная, численно равная 0,4;
Значения переменных - Т_рос; р; d в зависимости указаны в международной системе единиц "Си", в других системах единиц измерения в зависимость вводят соответствующие переводные коэффициенты.

Перевод параметров, характеризующих влажность, во влагосодержание осуществляется по известным (В.А. Кириллин и др. Техническая термодинамика, М. , "Энергоатомиздат", 1983, с.11-19) или очевидным аналитическим зависимостям. Так, например, при измерении абсолютной влажности в объемных пропромиллях (ppm), подставляя зависимость влагосодержания (кг/кг сух. газа) от абсолютной влажности, выраженной в объемных пропромиллях (ppm), зависимость температуры точки росы будет выражена:

где С_ppm - концентрация, выраженная в объемных пропромилях, ppm;
При измерении относительной влажности, температуры и давления газа, подставляя зависимость влагосодержания (кг/кг сух.газа) от относительной влажности температуры и давления газа, зависимость температуры точки росы будет выражена:

где ϕ - относительная влажность газа в долях единицы;
р_н - давление насыщенных паров воды при температуре газа в точке замера, определяется как функция температуры, МПа. (Гогричиани Г. В. Расчет значения "точки росы" при удалении влаги из пневматической системы. Журнал "Автоматизация и современные технологии", М., Машиностроение, 1996, 2, с. 17).

Способ позволяет автоматически непрерывно, без участия человека, осуществлять замеры и контроль температуры точки росы влажного газа при различных давлениях нагнетания, например, в системах сжатия, транспортировки и осушки сжатого воздуха, азота, водорода и других газов, не образующих с водой стойких химических соединений.

Формула изобретения

Способ измерения и контроля температуры точки росы влажного газа, заключающийся в том, что измеряют с помощью датчиков и приборов его параметры, которые можно привести к влагосодержанию газа, и давление газа в месте, исследуемом по температуре точки росы, направляют информацию о замеряемых параметрах на электронное устройство, пересчитывают эти параметры в информацию по его влагосодержанию, отличающийся тем, что параметры, характеризующие влагосодержание и давление газа, пересчитывают в температуру точки росы по следующей зависимости

где Т_рос - абсолютная температура точки росы влажного газа, К;
р - абсолютное давление в исследуемой точке газовой системы, МПа;
d - влагосодержание газа, кг/кг сухого газа;
μ_п, μ_r - молекулярная масса воды (пара) и газа соответственно;
C₁ - постоянная, численно равная 1;
С₂ - постоянная, численно равная 1,999•10¹⁸;
С₃ - постоянная, численно равная 0,1329;
С₄ - постоянная, численно равная 174,15;
С₅ - постоянная, численно равная 0,4.

РИСУНКИ

Рисунок 1