Устройство измерения расхода газа

Изобретение относится к устройствам для измерения расхода газов и может быть использовано для измерения малых расходов газа и микрорасходов газа. Сущность: устройство содержит кювету, заполненную жидкостью, трубопровод с соплом, погруженным в жидкость, два источника света и два фотоприемника. Оба фотоприемника соединены с устройством определения времени смещения поступающих от них импульсов. К одному из фотоприемников также подключено устройство счета газовых пузырьков. Технический результат: повышение точности измерений. 1 ил.

 

Предлагаемое устройство измерения расхода газа относится к приборостроению и может быть использовано при измерении малых и микрорасходов газа, порядка 0,01÷400 мл/с, например, при контроле и управлении технологическими процессами на предприятиях пищевой промышленности для оценки газообразования при контроле ферментативной активности дрожжей, а также при проведении научно-исследовательских работ.

Известен оптический датчик расхода газа [1], состоящий из кюветы с жидкостью, трубопровода с соплом, погруженного в жидкость, источника света и фотоприемника, установленных соосно, схемы счета газовых пузырьков, подключенной к фотоприемнику. В кювете напротив сопла и соосно с ним имеется воздушная трубка, в которой установлен фотоприемник, а источник света установлен в трубопроводе соосно соплу.

Однако устройство имеет ряд существенных недостатков:

- ограничение возможностей устройства, связанное с необходимостью термостатирования;

- отсутствие учета параметров жидкости, в которой образуются пузырьки газа.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности измерения за счет расширения возможностей устройства путем контроля вязкости, температуры, поверхностного натяжения жидкости.

Это достигается тем, что устройство, содержащее кювету, заполненную жидкостью, трубопровод с соплом, погруженным в жидкость, источник света и фотоприемник, устройство счета газовых пузырьков, подключенное к фотоприемнику, в отличие от прототипа дополнительно содержит источник света и фотоприемник, установленные в цилиндрической кювете перпендикулярно оси цилиндра между первым источником света, и фотоприемником, и поверхностью жидкости, а также устройство определения времени смещения импульсов, поступающих от фотоприемников.

Дополнительный источник света и фотоприемник образуют вторичную линию контроля прохождения пузырька с газом. Устройство определения времени смещения импульсов, поступающих от фотоприемников, осуществляет учет параметров, влияющих на проведение измерения. Это позволяет учесть влияние температуры, которая изменяет параметры контрастной жидкости, в которой образуется пузырек с газом, зависящий от параметров жидкости.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство измерительной камеры, поясняющим проведение измерения.

Устройство включает: цилиндрическую кювету 1, заполненную контрастной жидкостью, источники света 2, пузырек газа 3, сопло для подачи газа 4, фотоприемники 5, устройство определения времени смещения импульсов 6, устройство счета газовых пузырьков 7.

Устройство работает следующим образом.

Газ через сопло 4 поступает в цилиндрическую кювету 1, заполненную контрастной жидкостью. На выходе сопла 4 образуется пузырек газа, который перемещается вдоль оси цилиндра. При движении пузырьки газа в зависимости от скорости движения уменьшают слой жидкости, которая является непрозрачной средой между источником света 2 и фотоприемником 5. Изменение слоя приводит к образованию импульсов, поступающих от фотоприемников на устройство определения времени смещения импульсов 6 и устройство счета газовых пузырьков 7. В устройстве 6 измеряют и запоминают время смещения импульсов - t, от первого и второго фотоприемников 5 при прохождении пути l=h₂-h₁.

Далее определяют и запоминают вязкость жидкости по формуле:

где p₁=ρ_КЖ·g·h₁ - давление на глубине h₁; p₂=ρ_КЖ·g·h₂ - давление на глубине h₂; ρ_КЖ - плотность контрастирующей жидкости, R_K - радиус кюветы.

По градировочным характеристикам для данной жидкости определяют и запоминают температуру контрастной жидкости в кювете - Θ.

Затем определяют и запоминают коэффициент поверхностного натяжения по формуле:

Далее определяется объем газа в пузырьке:

где R - радиус отверстия трубки; ρ_CO2 - плотность газа (определяют и запоминают по градировочным характеристикам для данной жидкости в соответствии с температурой Θ).

Таким образом, предложенное устройство измерения расхода газа за счет расширения своих возможностей позволяет повысить точность измерения, учитывая при этом и контролируя вязкость, температуру и коэффициент поверхностного натяжения жидкости, находящейся в цилиндрической кювете.

Источники информации

1 Патент №1742624, МПК G01F 3/00. Оптический датчик расхода газа [Текст] / Андреев В.А., Заяц О.Г. - Опубл. 23.06.1992, Бюл. №23.

Устройство измерения малых расходов газа, содержащее кювету, заполненную жидкостью, трубопровод с соплом, погруженным в жидкость, источник света и фотоприемник, устройство счета газовых пузырьков, подключенное к фотоприемнику, отличающееся тем, что дополнительно оно содержит источник света и фотоприемник, установленные в цилиндрической кювете перпендикулярно оси цилиндра между первым источником света и фотоприемником и поверхностью жидкости, а также устройство определения времени смещения импульсов, поступающих от фотоприемников.