Устройство для наблюдения за движущейся по каналу газовой средой

Авторы патента:

G01N7/00 - Анализ материалов путем измерения давления или объема газа или паров

Владельцы патента RU 2536092:

Федеральное Государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к средствам наблюдения движущихся газовых потоков, содержащих мелкодисперсные частицы вещества, и может быть использовано при контроле параметров потоков газовых сред. Устройство наблюдения за движущейся по рабочему каналу газовой средой, включающей мелкодисперсные частицы вещества, содержит окно из оптически прозрачного материала, конструктивно связанное с рабочим каналом с обеспечением возможности контроля за движением газовой среды. Причем окно расположено вне рабочего канала с образованием полости, сообщающейся непосредственно с внутренним объемом этого канала и соединенной с ним дренажным трубопроводом, обеспечивающим поддержание статического давления в полости равным или превышающим статическое давление в движущейся газовой среде. При этом дренажный трубопровод оснащен средством, исключающим попадание мелкодисперсных частиц вещества в полость между окном и рабочим каналом. Кроме того, в качестве средства, обеспечивающего исключение попадания частиц вещества в полость между окном и рабочим каналом, могут быть использованы в зависимости от физического состояния газовой среды: в случае когда газовая среда, содержащая мелкодисперсные частицы, химически нейтральна, может быть использован фильтр, а в случае когда газовая среда содержит мелкодисперсные частицы в виде насыщенных паров вещества, может быть использован конденсатор. Техническим результатом является обеспечение возможности наблюдения за движущейся газовой средой, содержащей мелкодисперсные частицы вещества, без влияния конденсации на оптические элементы устройств наблюдения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство относится к области измерительной техники, а именно к средствам наблюдения движущихся газовых потоков, содержащих мелкодисперсные частицы вещества, и может быть использовано при контроле параметров потоков газовых сред.

Известно используемое в составе лазера на парах химических элементов (патент РФ 2170999, опубл. 20.07.2001 [1]), выполняющее функцию окна для наблюдения за заключенной в замкнутом объеме неподвижной газовой средой зеркало, с целью защиты которого от конденсации паров химических элементов использована установленная перед ним в газовой среде ловушка-сепаратор.

Недостаток данного устройства состоит в том, что при необходимости наблюдения за движущимся потоком газовой среды возможности ловушки-сепаратора ограничены.

Известно устройство для определения концентрации частиц вещества в потоке газа (заявка на изобретение РФ 94021135, опубликовано 27.06.1996 [2]), где средством наблюдения за потоком пылегазовой среды (окном) служит защитное стекло из кварца (оптически прозрачного материала), конструктивно связанное с рабочим каналом с обеспечением возможности контроля за движением газовой среды.

Недостаток данного устройства состоит в том, что при необходимости наблюдения за движущейся газовой средой, содержащей мелкодисперсные частицы вещества, процесс конденсации на окне затруднит, сделает некорректным или невозможным проведение необходимых наблюдений и измерений.

Проблема контроля параметров газовых сред, содержащих мелкодисперсные частицы вещества актуальна, например, в связи с развитием направления лазерной техники - лазеров на парах щелочных металлов.

Технический результат состоит в обеспечении возможности наблюдения за движущейся газовой средой, содержащей мелкодисперсные частицы вещества, без влияния конденсации на оптические элементы устройств наблюдения.

Данный технический результат достигается за счет того, что в отличие от известного устройства наблюдения за движущейся по рабочему каналу газовой средой, включающей мелкодисперсные частицы вещества, содержащего окно из оптически прозрачного материала, конструктивно связанное с рабочим каналом с обеспечением возможности контроля за движением газовой среды, в предложенном устройстве окно расположено вне рабочего канала с образованием полости, сообщающейся непосредственно с внутренним объемом этого канала и соединенной с ним дренажным трубопроводом, обеспечивающим поддержание статического давления в полости равным или превышающим статическое давление в движущейся газовой среде, причем дренажный трубопровод оснащен средством, исключающим попадание мелкодисперсных частиц вещества в полость между окном и рабочим каналом.

Кроме того, в качестве средства, обеспечивающего исключение попадания частиц вещества в полость между окном и рабочим каналом, могут быть использованы в зависимости от физического состояния газовой среды: в случае когда газовая среда, содержащая мелкодисперсные частицы, химически нейтральна, может быть использован фильтр, а в случае когда газовая среда содержит мелкодисперсные частицы в виде насыщенных паров вещества, может быть использован конденсатор.

То есть в устройстве для определения концентрации частиц в потоке газа [2] оптические элементы находятся непосредственно в рабочем канале с газовой средой и не существует системы защиты от конденсации паров мелкодисперсных частиц на оптических элементах, а влияние конденсации на измерения исключается за счет устройства калибровки.

Дренажный трубопровод введен и встроен во внутренний объем рабочего канала таким образом, что происходит отбор динамического давления в рабочем канале с наблюдаемой газовой средой в статическое давление в образовавшейся полости, что приводит к возникновению давления в полости, равного или превышающего давление в рабочем канале. Соблюдение этого соотношения по давлениям в сочетании с использованием в дренажном канале средства, исключающего попадание мелкодисперсных частиц из рабочего канала (и, как следствие, дренажного трубопровода) в полость между конструктивно связанными заявляемым образом окном и рабочим каналом (полость чистая от частиц), и создает условия, препятствующие возникновению конденсации на окне.

На фиг. представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит образующие полость, сообщающуюся с рабочим каналом, оправу (1), встроенную в рабочий канал (3) с одной стороны, и с другой стороны герметично установленную на оправе вне рабочего канала оптически прозрачную подложку (2) (окно). Оправа соединена с рабочим каналом (3), по которому движется исследуемая газовая среда, дренажным трубопроводом (4). Дренажный трубопровод снабжен средством (5), обеспечивающим исключение попадания вещества в полость между окном (2) и рабочим каналом (3). Таким образом, наблюдение за газовой средой осуществлено через оптически прозрачные окна, т.к. исключено образование конденсата на них.

В конкретном воплощении с достижением заявленного технического результата в качестве наблюдаемой газовой среды с мелкодисперсными частицами вещества использован гелий с парами щелочного металла. Элементы устройства выполнены из нержавеющей стали, меди (1, 4, 5) и кварца (2). Средством, обеспечивающим исключение попадания паров щелочного металла из дренажного трубопровода в полость между окном и рабочим каналом, является конденсатор.

Устройство работает следующим образом. По каналу (3) движется газовая среда, содержащая пары химических веществ, имеющая общее давление Р_ОБЩ.0, определяемое соотношением:

Р_ОБЩ.0=Р_СТАТ.0+Р_ДИН.0,

где Р_СТАТ.0 - статическое давление в рабочем канале, Р_ДИН.0 - динамическое давление в дренажном трубопроводе на входе. Вход дренажного трубопровода (4) установлен навстречу направлению потока газовой смеси. Динамическое давление Р_ДИН.0 создает напор Р_ДИН.1 в дренажном трубопроводе на входе. Геометрия дренажного трубопровода на входе рассчитывается таким образом, чтобы напор давления Р_ДИН.1 создавал дополнительное давление Р_СТАТ.1 в полости, образованной посредством оправы (1), между окном (2) и рабочим каналом (3) такое, чтобы выполнялось следующее условие:

Р_СТАТ.1≥Р_СТАТ.0

При выполнении данного условия пары химических элементов не будут проникать в полость между окном (2) и рабочим каналом (3), что исключит их конденсацию на оптически прозрачных окнах и, следовательно, позволит обеспечить возможность наблюдения за движущейся газовой средой, содержащей мелкодисперсные частицы вещества, без влияния конденсации на оптические элементы устройств наблюдения.

1. Устройство наблюдения за движущейся по рабочему каналу газовой средой, включающей мелкодисперсные частицы вещества, содержащее окно из оптически прозрачного материала, конструктивно связанное с рабочим каналом с обеспечением возможности контроля за движением газовой среды, отличающееся тем, что окно расположено вне рабочего канала с образованием полости, сообщающейся непосредственно с внутренним объемом этого канала и соединенной с ним дренажным трубопроводом, обеспечивающим поддержание статического давления в полости равным или превышающим статическое давление в движущейся газовой среде, причем дренажный трубопровод оснащен средством, исключающим попадание мелкодисперсных частиц вещества в полость между окном и рабочим каналом.

2. Устройство наблюдения по п.1, отличающееся тем, что в качестве средства использован фильтр.

3. Устройство наблюдения по п.1, отличающееся тем, что в качестве средства использован конденсатор.

Изобретение относится к области методов и средств контроля за содержанием горючих или токсичных компонентов и может быть использовано для контроля и регулирования содержания газообразных токсичных или горючих веществ в стационарных или транспортируемых контейнерах.

Способ по выделению газа для инспектирования поверхности с покрытием // 2523773

Изобретение относится к области техники производства сосудов с покрытием для хранения биологически активных соединений или крови. Обеспечен способ инспектирования продукта процесса покрытия.

Система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов высокотемпературных паров и газов с дисперсным материалом (сажей) в аппаратах после предохранительных клапанов в аварийной ситуации // 2518868

Способ определения интенсивности выделения газов легче воздуха с поверхности пористых объектов и устройство для его осуществления // 2502977

Изобретение относится к измерению интенсивности газовыделения из почвы, минералов, складированных (насыпанных и/или сложенных) значительными массами других веществ.

Способ коррекции измеренных концентраций компонентов газа в буровом растворе // 2501947

Изобретение относится к получению характеристик пластового флюида, имеющегося в подземном пласте, во время бурения. Техническим результатом является коррекция измеренных концентраций компонентов газа в буровом растворе.

Лабораторный комплекс для отбора и газохроматографического анализа проб воздуха // 2497097

Изобретение относится к области стендовых испытаний авиационных газотурбинных двигателей и предназначено для отбора и точной комплексной оценки загрязненности проб воздуха (подаваемого в систему кондиционирования кабины пилота воздушного судна), отбираемого из компрессора газотурбинного авиационного двигателя (ГТД) при его стендовых испытаниях, и дальнейшего газохроматографического анализа проб на содержание вредных примесей.

Установка для определения активных объемов вакуумируемой части изделия // 2495401

Изобретение относится к области метрологии, а именно к точному определению активных объемов вакуумируемой части какого-либо изделия, например, для лабораторных комплексов систем отбора и анализа проб воздуха из компрессора газотурбинного авиационного двигателя при его стендовых испытаниях.

Система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов вредных паров и газов кислого и щелочного характера после предохранительных клапанов в аварийной ситуации // 2485479

Изобретение относится к области управления промышленной и экологической безопасностью в аварийных ситуациях на предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности, сопровождающихся загрязнением почвы, водного и воздушного бассейнов вредными веществами.

Цилиндрическое устройство для сжатия газов до мегабарных давлений // 2471545

Изобретение относится к области исследований в мегабарной области давлений квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д. .

Способ определения содержания конденсата в пластовом газе // 2455627

Изобретение относится к области исследований газоконденсатных разведочных и эксплуатационных скважин. .

Устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области сверхвысоких давлений // 2545289

Изобретение относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д., в мегабарной области давлений. Устройство содержит заряд взрывчатого вещества, охватывающий металлическую оболочку с полостью для напуска газа посредством трубопровода, проходящего через указанные заряд и оболочку. Со стороны полости трубопровод выполнен расходящимся под заданным углом к оси трубопровода с образованием в оболочке отверстий. Вдоль оси трубопровода установлен металлический стержень. Для определения начальной температуры исследуемого газа внутри металлического стержня установлена термопара. Устройство обеспечивает высокую чистоту сжимаемого газа за счет ликвидации газометаллической струи из трубопровода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ оценки воздухопроницаемости легкодеформируемых композитных материалов // 2550698

Предлагаемое изобретение относится к материаловедению изделий легкой и текстильной промышленности, а именно к методам исследования свойств материалов, и может быть использовано для определения их воздухопроницаемости при изменении режимов и параметров воздухообмена. Способ включает создание разрежения под пробой с обеспечением равномерного распределения давления на пробу при исключении утечки и подсоса воздуха в ходе истечения воздуха через пробу и определение текущего показателя воздухопроницаемости при изменяющемся перепаде давления, обеспечиваемом за счет истечения воздуха через площадь пробы из пневмокамеры с фиксируемым объемом в другую с более низким давлением вплоть до уравнивания давления между двумя пневмокамерами. Посредством таймера измеряют время истечения воздуха через пробу, с помощью цифровых манометров измеряют текущее значение давления в пневмокамерах и посредством компьютера в режиме реального времени осуществляют непрерывный расчет показателя воздухопроницаемости по заданному алгоритму и запись информации на электронный носитель. Техническим результатом является расширение технологических возможностей и упрощение способа при одновременном повышении его чувствительности и информативности за счет оценки объема истекающего воздуха с помощью аналитических расчетов. 2 ил.

Установка для исследования процесса получения синтетической нефти // 2586320

Изобретение относится к химической промышленности и используется для исследования химического процесса получения синтетической нефти. Установка для исследования процесса получения синтетической нефти, включающая в себя реактор, загруженный катализатором, накопительную емкость, средства контроля температуры и давления, запорно-регулирующую арматуру, отличается тем, что она дополнительно содержит ресивер, конденсатор-сепаратор, регистрирующие индикаторные устройства для измерения расхода газообразных потоков и отходящего газа, индикаторное устройство для измерения уровня жидкости, при этом на линии подачи газообразных потоков установлены последовательно регистрирующее индикаторное устройство для измерения расхода газообразных потоков, ресивер, каталитический реактор, выход которого соединен с последовательно установленными конденсатором-сепаратором и накопительной емкостью, причем каталитический реактор выполнен с возможностью электроподогрева слоя катализатора и имеет систему внешнего водяного охлаждения, состоящую из последовательно установленных водяного холодильника, сборника парового конденсата, дозирующего насоса и водонагревателя, при этом средства контроля температуры выполнены в виде индикаторного регистрирующего регулирующего устройства, установленного в водонагревателе, первого индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в каталитическом реакторе, второго индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в водяном холодильнике, третьего индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в конденсаторе-сепараторе, четвертого индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в накопительной емкости, средства контроля давления выполнены в виде первого индикаторного устройства для измерения давления, установленного перед водяным холодильником, и второго индикаторного устройства для измерения давления, установленного в конденсаторе-сепараторе, запорно-регулирующая арматура выполнена в виде регулирующего клапана, установленного на трубопроводе подачи газообразных потоков и связанного с регистрирующим индикаторным устройством для измерения расхода газообразных потоков, первого регулирующего вентиля, установленного между первым индикаторным устройство для измерения давления и водяным холодильником, второго регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи оборотной воды в водяной холодильник, третьего регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе отвода отходящего газа из конденсатора-сепаратора между конденсатором-сепаратором и регистрирующим индикаторным устройством для измерения расхода отходящего газа, четвертого регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи оборотной воды в конденсатор-сепаратор, пятого регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи синтетической нефти потребителю и связанного с индикаторным устройством для измерения уровня жидкости. Технический результат - установка обеспечивает получение синтетической нефти из синтез-газа и возможность исследования процесса получения для определения оптимальных параметров. 1 ил.

Экспресс-способ определения текущего содержания углеводородов c5+b в пластовом газе газоконденсатной скважины // 2586940

Изобретение относится к области исследований газоконденсатных эксплуатационных скважин и может быть использовано при определении содержания углеводородов (далее - УВ) С5+в в пластовом газе непосредственно при проведении исследовательских работ газоконденсатных эксплуатационных скважин. Предложен экспресс-способ определения текущего содержания углеводородов C5+в в пластовом газе газоконденсатной скважины, согласно которому вычисляют значение промыслового конденсатогазового фактора КГФ (см3/м3). Определяют значение коэффициента усадки конденсата газового нестабильного kус с помощью объема контейнера пробоотборника Vк (см3) и объема дегазированного конденсата из контейнера пробоотборника Vдгк (см3). Определяют содержание дегазированного конденсата Kдгк (см3/м3). Определяют содержание УВ C5+в в газе сепарации Kгс (г/м3), используя диаграмму зависимости содержания УВ С5+в в газе сепарации Kгс (г/м3) от температуры сепарации tc (°С), определенную экспериментальным путем в процессе проведенных ранее исследований, где по оси абсцисс откладывают значения температуры сепарации tc (°С), а по оси ординат - значения содержания УВ C5+в в газе сепарации Kгс (г/м3). Точки наносят на график и аппроксимируют полиномиальной зависимостью с целью получения линии, на которую проецируют вертикально значение текущей температуры сепарации, и горизонтальной проекцией определяют значение УВ C5+в в газе сепарации, после чего вычисляют содержание УВ С5+в в пластовом газе Kпгэ (г/м3). Технический результат - повышение достоверности получаемых данных о содержании УВ C5+в в пластовом газе путем осуществления оперативного контроля с целью оценки текущей газоконденсатной характеристики в процессе выполнения промысловых исследований. 2 ил., 2 пр.

Способ определения газоносности угольных пластов // 2601205

Изобретение относится к способам определения газоносности угольных пластов с целью определения коммерческого потенциала угольных месторождений для организации добычи метана из угольных пластов, а также для расчетов ожидаемой газообильности горных выработок угольных шахт. Способ определения газоносности угольных пластов включает отбор проб угольного керна из угольного пласта с помощью съемных керногазонаборников, после подъема керногазонаборника на устье скважины отбирают газ из газосборника, керноприемник с пробой угольного керна отделяют от керногазонаборника и герметизируют заглушками. После чего пробы угольного керна устанавливают в термостат, настроенный на температуру, равную температуре пласта, из которого были отобраны пробы. Определяют объем десорбированного газа с помощью измерительного цилиндра или измерительной бюретки с уравнительной колбой, объем потерянного газа путем построения кривой десорбции и проецирования полученных ранее значений десорбции обратно к началу отсчета времени, а также определяют остаточный газ в угле при трех режимах дегазации до полного извлечения газа: при температуре 60-90°С, при термовакуумировании с нагревом до 60-90°С, после дробления пробы в шаровой мельнице при 60-90°С и вакуумировании. При этом общий уровень газоносности определяют как сумму объемов потерянного, десорбированного и остаточного газа. Техническим результатом является повышение качества и достоверности результатов определения газоносности угольных пластов за счет исключения потерь газа после перебурки пласта и подъеме пробы на поверхность, а также минимизации потерь газа после подъема на поверхность. 2 ил.

Коррекция поверхностного газа с помощью модели равновесия вклада групп // 2618762

Изобретение относится к каротажу бурового флюида или газовому каротажу в процессе бурения и, более конкретно, к способу и системе для получения характеристик пластовых флюидов в реальном времени. Техническим результатом является определение характеристик пластового флюида в реальном времени. Способ включает извлечение пробы газа из флюида, подверженного воздействию пласта во время скважинных операций, измерение температуры пробы газа, определение из пробы газа молярного вклада паровой фазы каждого из одного или более требуемых компонентов в указанном флюиде, определение парциального давления паров для каждого требуемого компонента с использованием указанной температуры, определение молярного вклада жидкой фазы каждого требуемого компонента с использованием определенного парциального давления пара, определенного молярного вклада паровой фазы и уравнения состояния для описания вклада равновесия пар-жидкость, и вычитание известного химического состава указанного бурового флюида из суммы определенных молярных вкладов паровой фазы и жидкой фазы всех компонентов для получения характеристик пластового флюида. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси // 2625544

Изобретение относится к способам определения термобарических параметров (температуры и давления) образования гидратов в многокомпонентной смеси типа нефтяных или природных газов. Оно может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности для предотвращения образования техногенных гидратов или для их получения. Предлагаемый способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси включает определение компонентного состава и температуры смеси, а давления образования в ней гидратов по расчетным формулам, связывающим эти параметры, с использованием в них коэффициентов, определяемых опытным путем. Причем дополнительно определяют гидратообразующие компоненты, входящие в смесь, а затем определяют один из двух температурных диапазонов, в который попадает величина температуры смеси, первый диапазон - от 80 до 273,15 К, второй - от 273,15 (включительно) до 320 К. Для каждого такого компонента определяют давление начала образования его гидрата при температуре смеси в первом диапазоне - по степенной зависимости или при величине температуры смеси, а во втором диапазоне - по экспоненциальной зависимости. Далее определяют давление образования гидратов в многокомпонентной смеси в первом температурном диапазоне или во втором температурном диапазоне. Технический результат – повышение точности и достоверности определения гидратообразующих компонентов. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Способ определения уноса абсорбента в процессе осушки природного газа // 2630558

Изобретение относится к способам контроля процесса осушки природного и попутного газа и может быть использовано в нефтегазовой промышленности, где в производственном процессе для осушки газа применяется моно-, ди-, триэтиленгликоль (далее - абсорбент). Способ определения уноса абсорбента в процессе осушки природного газа включает снижение, относительно рабочих параметров, давления и температуры осушенного газа. Анализируемый газ пропускают через ловушку-змеевик, помещенную в охладитель. На стенках ловушки-змеевика конденсируются пары абсорбента. Сконденсированный абсорбент в лабораторных условиях вымывают дистиллированной водой. Затем определяют его концентрацию в воде и, учитывая объем пропущенного через ловушку-змеевик газа и объем воды, рассчитывают количество абсорбента, содержащегося в растворенном и капельном виде в осушенном товарном газе. Техническим результатом является повышение точности определения уноса абсорбента и осуществление периодического контроля уноса абсорбента на выходе из абсорбентов. 1 ил.