Способ определения рода жидкостей
Владельцы патента RU 2383010:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия" (RU)
Способ согласно изобретению заключается в том, что измеряют удельные активные электропроводности жидкости при изменении диапазона частот электромагнитных колебаний жидкости от 1 кГц до 10 МГц для двух любых температур жидкости от ее точки кипения до точки замерзания и по пересечению зависимостей удельных электропроводностей от частоты колебаний находят характеристическую частоту колебаний, которую используют как основной критерий определения рода жидкости. Преимущество способа заключается в высокой точности и оперативности. 2 табл., 1 ил.
Изобретение относится к способу определения качества жидкостей при использовании их электромагнитных характеристик и может быть использовано при оценке больших масс жидкостей при проведении экологических мероприятий: при очистке водных бассейнов, для быстрого и надежного обнаружения отклонения качества от стандарта авиационных реактивных топлив, моторных смазывающих и охлаждающих масел, нефти и их смесей, генетических растворов, пищевых продуктов.
Известны различные способы определения качественных характеристик жидкостей при использовании их электрических или электромагнитных характеристик.
Известен «Способ определения воды в минеральном масле» (Пат. РФ №1636757, G01N 27/22 от 23.03.1991), где определение воды в минеральном масле проводят измерением величины диэлектрической проницаемости и температуры и по предварительно полученной градуировочной зависимости определяют массовую долю воды в масле с целью повышения точности, дополнительно строят двухмерную градуировочную зависимость приращения диэлектрической проницаемости масла как функцию от давления и температуры, измеряют диэлектрическую проницаемость исследуемого масла при нормальных условиях и ее диэлектрическую проницаемость при рабочем давлении и температуре и по результатам измерений с использованием двух градуировочных зависимостей определяют массовую долю воды в масле.
Однако данный способ очень трудоемок, хотя и решает задачу контроля состава вещества при анализе эмульсий и растворов.
Известен «Способ определения качества нефти или их смесей» (Пат. РФ №2065157, G01N 27/02 от 10.08.1996), где определение качества нефти или их смесей проводят измерением активной электропроводности нефти или смеси нефтей по крайней мере на двух разных частотах электромагнитных колебаний в диапазоне частот от 1 кГц до 5 МГц, в диапазоне температур от 0 до 50°С с последующим расчетом отношения величины активных электропроводностей и найденное значение используют как основной критерий для определения качества нефти или их смесей.
Однако недостатком данного способа является узкая область использования данного метода, не позволяющая определять одновременно род и качество жидкостей при экстремальных условиях, например при проливе больших количеств неизвестной жидкости для быстрого и надежного обнаружения отклонения качества от стандарта.
Задачей данного изобретения является создание оперативного, экстренного определения рода и качества жидкостей как органического, так и неорганического класса соединений путем измерения их электромагнитных характеристик.
Сущность настоящего изобретения заключается в следующем. Измеряют удельные активные электропроводности жидкости в диапазоне частот от 1 кГц до 10 МГц для двух разных температур в интервале от точки кипения до точки замерзания жидкости и по пересечению зависимостей удельных активных электропроводностей от частоты электромагнитных колебаний поля находят характеристическую частоту колебаний, которую используют как основной критерий определения рода и качества жидкости.
Выбранный диапазон частот электромагнитных колебаний позволяет характеризовать изменение энергетики, сохраняя активную удельную электропроводность неизменной, определяемой жидкости при различных температурах.
Выбранный диапазон температур обусловлен тем, что ниже температуры замерзания жидкость застывает, а выше температуры кипения происходит появление газовой фазы, что отражается на измерениях.
Способ определения рода и качества жидкостей проводят на установке, включающей в себя:
- емкостной датчик типа ДП, в конструкции которого имеется измеритель температуры;
- электронный блок, обеспечивающий воздействие на исследуемую жидкость электромагнитного поля с частотой (f) от 1 кГц до 10 МГц;
- индикатор удельных электрических показателей частотных зависимостей жидкостей.
В качестве оперативного измерителя показателей температуры жидкости (t), активной проводимости (g), удельной активной электропроводности(æ) и характеристической частоты электромагнитного колебания поля (Fx) используют компьютеризированную систему анализа (КСА) или систему, ей подобную.
Исследование рода и качества жидкости проводят в следующем порядке:
1. Подготовленный чистый и сухой датчик ДП помещают в сосуд, заполненный исследуемой жидкостью.
2. Жидкость термостатируют и проводят измерения удельной активной электропроводности при изменении диапазона частот электромагнитных колебаний от 1 кГц до 10 МГц для двух температур исследуемой жидкости.
Как видно из приведенных примеров, представленных в таблицах 1 и 2, каждому роду жидкостей соответствует своя частота электромагнитных колебаний (Fx) и удельная активная электропроводность (æ). Погрешность определения Fx не превышала 10-5 Гц, а удельной электропроводности (æ) не превышала 1% относительных.
Для примера на чертеже приведена графическая зависимость проводимости водопроводной воды от частоты электромагнитных колебаний при температурах t1=17°С и t2=37°С. По точке пересечения этих зависимостей и определяется характеристическая частота Fx. Погрешность по частоте - 10-5 Гц. Погрешность по активной проводимости - ±1%.
Преимущество предлагаемого способа определения рода и качества жидкостей заключается в высокой точности и оперативности определения всех изменений, происходящих в жидкости, особенно при оценке больших масс жидкостей, в том числе воды. Указанный способ оперативен и точен, так как оценку изменения в составе жидкостей производят путем использования основного критерия, определяющего характеристическую частоту электромагнитных колебаний, присущую только данному роду и качеству жидкости, в совокупности с удельными показателями.
| Таблица 1 | |||||
| № п/п | Жидкость | t1, °с | t2, °С | Fx, кГц | æ, См/м |
| Растительные масла | |||||
| 1. | Подсолнечное масло «Золотое семечко», рафинированное | 15 | 39 | 10 | 1,8·10-9 |
| 2. | Подсолнечное масло «Natura», рафинированное, ГОСТ Р524-2005 | 15 | 39 | 12,6 | 2,5·10-9 |
| 3. | Подсолнечное масло «Дары Кубани», нерафинированное, ГОСТ Р52465-2005 | 17 | 39 | 17,4 | 6,2·10-9 |
| Нефть и продукты перегонки | |||||
| 4. | Западносибирское месторождение | 10 | 50 | 300 | 2,5·10-6 |
| 5. | Ухтинское месторождение | 10 | 50 | 400 | 1,2·10-6 |
| 6. | Калининградское месторождение | 10 | 50 | 1500 | 0,5·10-6 |
| 7. | Керосин (нафтил), ТУ 38.001244-81 | 16 | 50 | 1150 | 4,6·10-7 |
| 8. | Моторное масло исходное, "King Oil", 5W 050 | 15 | 40 | 1445 | 4,8·10-7 |
| Реактивные топлива | |||||
| 9. | Несимметричный диметилгидразин(НДМГ) - (CH3)2N2H2 | минус 60 | 60 | 3800 | 8·10-5 |
| 10. | ТГ-02, равные доли (С2Н5)3NH2 (триэтиламина) и C6H6NH2(ксилидина) |
минус 60 | 60 | 4000 | 3,4·10-5 |
| 11. | Пронит (партия 1) | 19,5 | 34,0 | 1440 | 5,6·10-5 |
| 12. | Пронит (партия 2) | 15,6 | 36,5 | 5700 | 4,7·10-5 |
| Вода | |||||
| 13. | Вода дистиллированная | 13 | 39 | 2520 | 11,5·10-4 |
| 14. | Вода водопроводная, после фильтра «Аквафор» | 17 | 37 | 5450 | 4,4·10-2 |
| Таблица 2 | |||||
| Измеряемая среда | t, °C | f, кГц | g, нСм | æ ·103, См/м | Fx, кГц |
| Вода водопроводная, после фильтра «Аквафор» | 17 | 5000 | 15601000 | 29,58 | 5433 |
| 5200 | 17915000 | 33,97 | |||
| 5400 | 21012000 | 39,84 | |||
| 5600 | 30000000 | 56,88 | |||
| 37 | 5000 | 18108000 | 34,33 | ||
| 5200 | 20238000 | 38,37 | |||
| 5400 | 22653000 | 42,95 | |||
| 5600 | 25066000 | 47,53 | |||
| Вода дистиллированная | 13 | 1000 | 105370 | 0,23 | 2520 |
| 2000 | 192060 | 0,41 | |||
| 5000 | 22422000 | 42,44 | |||
| 39 | 1000 | 206120 | 0,45 | ||
| 2000 | 329730 | 0,70 | |||
| 5000 | 2138850 | 4,05 |
Способ определения рода жидкостей, заключающийся в том, что измеряют электрический параметр жидкости, который используют как основной критерий определения рода жидкости, отличающийся тем, что измеряют удельные активные электропроводности жидкости при изменении диапазона частот электромагнитных колебаний жидкости от 1 кГц до 10 МГц для двух любых температур жидкости от ее точки кипения до точки замерзания и по пересечению зависимостей удельных электропроводностей от частоты колебаний находят характеристическую частоту колебаний, которую используют как основной критерий определения рода жидкости.
