Способ определения наличия взвешенной влаги в жидких углеводородах

Заявленное изобретение относится к способу определения влажности жидких углеводородов и может найти применение в нефтехимической промышленности, лабораторной практике для контроля качества горюче-смазочных материалов, в частности для экспресс-контроля качества авиационного керосина. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и уменьшение трудоемкости определения взвешенной влаги в жидком углеводороде. Способ основан на помещении исследуемого углеводорода в сверхвысокочастотное электромагнитное поле и измерении потерь на фиксированной температуре t1, дополнительно после измерений на t1 нагревают исследуемый углеводород в закрытой пробе, далее измеряют в нем потери сверхвысокочастотного электромагнитного поля на второй фиксированной температуре t2, причем t1<t2, при этом фиксированную температуру t1 выбирают не выше 0°C, т.е. t1≤0°C, а разность температур t2-t1 должна быть не менее 50°C, т.е. t2-t1≥50°C, после чего по изменению потерь сверхвысокочастотного электромагнитного поля судят о наличии взвешенной эмульсионной влаги, которая переходит в растворенное состояние. 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к способам определения влажности жидких углеводородов. Оно может найти применение в нефтехимической промышленности, лабораторной практике для контроля качества горюче-смазочных материалов, в частности для экспресс-контроля качества авиационного керосина.

Известен резонаторный способ определения объемной концентрации влажности (см. Берлинер М.А. Измерение влажности. - М.: Энергия, 1973). При этом способе исследуемая жидкость помещается в кювету, находящуюся в полости цилиндрического объемного резонатора (ЦОР). Кювета выполняется в виде цилиндра или диска и устанавливается вдоль или перпендикулярно соответственно продольной оси объемного резонатора. Затем возбуждают электромагнитное поле (ЭМП) типа H011, измеряют нагруженную добротность. Выходной величиной первичного измерительного преобразователя (ПИП) служит вызванное введением исследуемого материала изменение добротности резонатора ΔQ=Q-Q0 (Q - нагруженная; Q0 - ненагруженная добротность ОР). Недостатком способа является невозможность определения взвешенной влаги (мельчайшие капельки воды) по причине того, что изменение влагосодержания может быть вызвано не только наличием взвешенной влаги, но и наличием, например, антиобледенительной присадки (за счет наличия растворенной влаги в присадке), а также может быть вызвано изменением марки топлива (объемное процентное содержание естественной растворенной влаги зависит от марки топлива - керосина, бензина, дизельного топлива и т.д.).

За прототип принят способ (RU 2306552 С1 от 20.09.2007 г.). В данном способе исследуемый жидкий углеводород помещают в электромагнитное поле (например, в поле колебания H011 ЦОР), добавляют антиобледенительную присадку - моноэтиловый эфир этиленгликоля (жидкость "И"), измеряют СВЧ-потери в исследуемом объеме при температуре t1, при той же температуре t1 и по истечении не менее 20 минут вновь измеряют потери, по изменению СВЧ-потерь судят о наличии взвешенной влаги.

Недостатком прототипа является недостаточная чувствительность и трудоемкость измерения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение чувствительности и уменьшение трудоемкости определения взвешенной влаги в жидком углеводороде.

Данный технический результат достигается тем, что в способе определения наличия взвешенной влаги в жидких углеводородах, основанном на помещении исследуемого углеводорода в сверхвысокочастотное электромагнитное поле и измерении потерь на фиксированной температуре t1, дополнительно после измерений на t1 нагревают исследуемый углеводород в закрытой пробе, далее измеряют в нем потери сверхвысокочастотного электромагнитного поля на второй фиксированной температуре t2, причем

t1<t2,

при этом фиксированную температуру t1 выбирают не выше 0°C

t1≤0°C,

а разность температур t2-t1 должна быть не менее 50°C

t2-t1≥50°C,

по изменению потерь сверхвысокочастотного электромагнитного поля судят о наличии взвешенной влаги.

На Фиг.1 представлена лабораторная установка на основе цилиндрического объемного резонатора, на Фиг.2 - фотографии лабораторной установки, на Фиг.3 - исследования СВЧ-потерь в авиационном керосине ТС-1 с естественной растворенной и эмульсионной влагой при различных температурах в закрытых пробах, на фиг.4 - деформация силовых линий электростатического поля в диэлектрическом шарике.

Суть предлагаемого способа иллюстрирует эксперимент с использованием лабораторной установки на основе цилиндрического объемного резонатора (Фиг.1, 2). В эксперименте исследовались СВЧ- потери в жидком углеводороде, содержащем взвешенную (эмульсионную) влагу (в виде мельчайших капель) и естественную растворенную влагу.

Трубопровод изготовлен из пластика, толщина стенки Δ=0,001 м. Внутренняя часть ЦОР посеребрена и отполирована.

СВЧ-потери в исследуемой среде определялись по изменению нагруженной добротности Qн (полосы пропускания системы Δfnn) резонатора

где f0 - частота резонанса (в эксперименте равна 2738 МГц).

Использовалась следующая методика измерения полосы пропускания системы. Определялся резонанс колебания H011. Максимальное отношение (при резонансе) устанавливалось в пределах (120-130 мкА). Полоса пропускания отыскивалась по уровню половинной мощности (60-65 мкА) показаний микроамперметра. Один оператор производил отсчет начала и конца перестройки частоты генератора и осуществлял саму ее перестройку. Ручка «частота» при измерении Δfnn вращалась во всех измерениях только по часовой стрелке, скорость перемещения стрелки равнялась примерно 20 делений мкА за 5 секунд. Второй оператор производил точный отсчет граничных частот полосы пропускания. Количество измерений 10. Доверительная вероятностью измерений Pдов=0,80.

Парциальная добротность Qпар, вызванная потерями в среде, определялась следующим образом. Определялась добротность Q0 резонатора с пустым трубопроводом. Из эксперимента

Далее определялась нагруженная добротность QН резонатора. Парциальная добротность Qпар определялась по следующей формуле:

На Фиг.3 представлены исследования СВЧ-потерь в авиационном керосине ТС-1 с естественной растворенной и эмульсионной влагой при различных температурах в закрытых пробах. Эмульсия готовилась путем диспергирования (с помощью блендера в режиме с 13000 об/мин) керосина с заданным количеством воды.

СВЧ-потери в авиационном керосине ТС-1 с и без эмульсионной влаги (в эксперименте 0.02% объемной доли) при температуре 0°C отличаются не более 8%. Это объясняется слабым влиянием эмульсионной влаги на общие СВЧ-потери в керосине (см. Кугушев A.M., Голубев Н.С. Основы радиоэлектроники. - М.: Энергия. 1969. С.372-373). В объеме диэлектрического шарика электрическое поле деформируется из-за граничных условий (Фиг.4). Напряженность электрического поля внутри шарика E2 связана с невозмущенной напряженностью электрического поля вне шарика E1 следующим выражением:

где εж - относительная диэлектрическая проницаемость жидкого углеводорода; ε H 2 O - относительная диэлектрическая проницаемость воды ( ε H 2 O ≈81). Для авиационного керосина (εк≈2.08). Основной вклад в потери вносят одиночные молекулы воды, потери на которых пропорциональны их концентрации (см. Красюк Н.П., Дымович Н.Д. Электродинамика и распространение радиоволн. - М: Высшая школа. 1974. С.497, второй абзац снизу).

СВЧ-потери обратно пропорциональны парциальной добротности P n 1 Q п а р , поэтому на основе данных, приведенных на Фиг.1, можно сделать следующие выводы. СВЧ-потери в авиационном керосине марки ТС-1 без эмульсионной влаги при нагреве с t=0°C до t=50°C в закрытой пробе уменьшились на 41%, СВЧ-потери в авиационном керосине марки ТС-1 с добавкой 0.02% эмульсионной влаги уменьшились только на 3%. Такое отличие объясняется тем, что при температуре t=50°C объемная доля одиночных молекул больше объемной доли всей растворенной влаги при температуре t=0°C. Поэтому часть эмульсионной влаги переходит в растворенное состояние, увеличивая СВЧ-потери в керосине.

Таким образом по сравнению с прототипом уменьшена трудоемкость измерений (в прототипе время измерения более 20 минут): время измерения в предлагаемом способе - это время нагрева с начальной до конечной температуры керосина в закрытой пробе. В предлагаемом способе отсутствует влияние вариации объемной доли добавки в виде противообледенительной присадки (жидкость "И" - моноэтиловый эфир этиленгликоля) и ее влажности на результат измерения эмульсионной влаги (жидкость "И" в исследуемый керосин не добавляется). Повышена чувствительность измерения: парциальная добротность в предлагаемом способе изменяется более чем на 34%, в прототипе - на 28%. При этом чувствительность может быть повышена путем увеличения разности конечной и начальной температур.

Для реализации предлагаемого способа можно использовать как резонаторный, так и методы на отражение и прохождение с использованием известных устройств: перестраиваемый генератор СВЧ, измеритель добротности, устройства впуска-выпуска жидкости.

Способ определения наличия взвешенной влаги в жидких углеводородах, основанный на помещении исследуемого углеводорода в сверхвысокочастотное электромагнитное поле и измерении потерь на фиксированной температуре t1, отличающийся тем, что после измерений на t1 нагревают исследуемый углеводород в закрытой пробе, далее измеряют в нем потери сверхвысокочастотного электромагнитного поля на второй фиксированной температуре t2, причем
t1<t2,
при этом фиксированную температуру t1 выбирают не выше 0°C
t1≤0°C,
а разность температур t2-t1 должна быть не менее 50°C
t2-t1≥50°C,
по изменению потерь сверхвысокочастотного электромагнитного поля судят о наличии взвешенной влаги.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству измерения физических свойств жидкости в емкости. Повышение точности измерения является техническим результатом заявленного устройства, которое представляет собой первый рабочий чувствительный элемент в виде первого резонатора - отрезка коаксиальной линии, заполняемого контролируемой жидкостью, между полым внутренним и наружным проводниками которого размещена совокупность одного или более соосных с ними и вложенных один в другой металлических цилиндров, поочередно короткозамкнутых и разомкнутых на одном из их концов, и эталонный чувствительный элемент в виде второго резонатора, заполняемого эталонной жидкостью, являющегося полостью внутреннего проводника первого резонатора, при этом оба резонатора подключены через соответствующие элементы возбуждения и съема колебаний и линии связи этих резонаторов с соответствующими электронными блоками, выходы которых подсоединены к входу функционального преобразователя, подсоединенного выходом к индикатору.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению влажности волокнистых материалов, и может быть использовано в текстильной и хлопчатобумажной промышленности.

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом заявляемого устройства является повышение точности измерения.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности может быть использовано в спектроскопии диэлектриков для исследования диэлектрических характеристик веществ, знание которых необходимо при дистанционном электромагнитном зондировании, диэлектрическом каротаже, изучении молекулярного строения вещества.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влагосодержания, а также других физических свойств (концентрации смеси, плотности) различных материалов и веществ, перемещаемых по ленточным конвейерам, транспортерам.

Изобретение относится к способам измерений и может быть использовано в сельском хозяйстве, мелиорации, при составлении земельного кадастра и т.п. .

Изобретение относится к способам определения влажности жидких углеводородов и топлив и может найти применение в экспресс-контроле влажности жидких органических сред, для чего берут контрольный образец жидкости с действительной и мнимой диэлектрическими проницаемостями, много большими, чем у исследуемого жидкого углеводорода, которые помещают в отдельные переплетенные между собой трубопроводы.

Изобретение относится к исследованию и анализу материалов, а именно к способам определения влажности зерна зерновых сельскохозяйственных культур, в том числе подсолнечника, кукурузы и рапса.

Изобретение относится к способам определения влажности. Оно может найти применение в нефтехимической промышленности, в частности для экспресс-контроля качества авиационных керосинов в условиях аэродрома. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение чувствительности определения объемной концентрации осажденной влаги в жидких углеводородах. Данный технический результат достигается тем, что в известном способе определения объемной концентрации осажденной влаги в жидких углеводородах, заключающемся в помещении исследуемого жидкого углеводорода в полость цилиндрического объемного резонатора с продольной осью, перпендикулярной горизонту жидкости, удалении через время t≥10 с жидкого углеводорода из полости резонатора с оставлением влаги, возбуждении электромагнитного колебания типа H011, измерении изменения добротности, вызванного наличием осажденной влаги, дополнительно исследуемый жидкий углеводород через открытую верхнюю торцевую стенку помещают в полость резонатора над диэлектрической пластиной-основанием, расположенной симметрично относительно середины длины, с диаметром, равным диаметру резонатора, и толщиной, много меньшей его высоты, при этом ось пластины-основания совмещают с осью цилиндрического объемного резонатора, после удаления исследуемого жидкого углеводорода с оставлением влаги, капли влаги прижимают диэлектрической пластиной, закрывают верхнюю торцевую стенку, диаметр прижимной диэлектрической пластины выбирают равным диаметру резонатора, а толщину - на порядок меньше толщины диэлектрической пластины-основания. 7 ил.

Предлагаемое изобретение относится к способам определения влажности. Оно может найти применение в нефтехимической промышленности, и в частности, для экспресс-контроля качества авиационных керосинов в условиях аэродрома. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и реализация возможности ее изменения при определении объемной концентрации осажденной влаги в жидких углеводородах. Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения объемной концентрации осажденной влаги в жидких углеводородах, заключающемся в полном заполнении исследуемой жидкостью цилиндрического объемного резонатора с продольной осью, перпендикулярной горизонту, удалении через время t≥10 сек жидкости из полости резонатора с оставлением влаги, возбуждении электромагнитного колебания типа Н011, оценке по изменению добротности цилиндрического объемного резонатора объемной концентрации осажденной влаги, дополнительно, на нижней-торцевой стенке устанавливают диэлектрик высотой h, с диэлектрической проницаемостью εд и диаметром, равным диаметру резонатора, при удалении исследуемой жидкости влагу оставляют на поверхности диэлектрика, при этом варьируя отношение , возможно изменение диапазона измерений при сохранении высокой чувствительности к объемной концентрации осажденной влаги, где l - длина резонатора. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Влагомер // 2572087
Влагомер относится к измерительной технике и может быть использован для контроля влажности материалов путем измерения комплексной диэлектрической проницаемости. Влагомер содержит перестраиваемый по частоте генератор гармонического сигнала, электронное устройство управления генератором, устройство измерения, первичный преобразователь, образованный внешним экранным и сигнальным проводниками, измерительную ячейку, включенную между выходом генератора и входом первичного преобразователя. Измерительная ячейка содержит резистор, первый вывод которого соединен с выходом генератора, а второй вывод соединен с входом первичного преобразователя, первый детектор, подключенный к первому выводу резистора, второй детектор, подключенный ко второму выводу резистора, выходы детекторов подключены к устройству измерения. Техническим результатом является повышение точности, обеспечение независимости измерений от плотности материала при малых влажностях. 2 з.п. ф-лы,1 ил.

Изобретение относится к области измерительной электротехники, а именно к влагомеру для контроля влажности жидких и сыпучих материалов путем измерения их диэлектрической проницаемости. Влагомер содержит электронный блок, измерительную ячейку и первичный преобразователь высокочастотного сигнала, образованный металлическим основанием и металлическим прутком. В качестве металлического основания применен бункер, трубопровод или лоток. На первом конце прутка закреплен изолятор, пруток вторым концом соединен с основанием. На изоляторе закреплен металлический корпус, внутри которого установлена измерительная ячейка. В первом варианте влагомера на основании установлена металлическая бобышка, выполненная в виде стакана с отверстием в его дне. Корпус с измерительной ячейкой установлен внутри стакана и прижат крышкой-фиксатором к дну стакана. Во втором варианте влагомера на основании закреплены резьбовые шпильки, а корпус с измерительной ячейкой прижат к основанию пластиной с посадочными отверстиями под шпильки и закреплен гайками. Техническим результатом является повышение точности и стабильности измерений в промышленных условиях эксплуатации, обеспечение возможности демонтажа и установки зонда влагомера без изменения настроек. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации и контроля насыпи железных дорог и автодорог. Влажность, загрязненность и толщину слоев насыпи определяют с помощью георадара. В составе насыпи железной или автодороги применяют один или несколько слоев отражательного геотекстиля. Отражательный геотекстиль включает электропроводящие элементы. Измеряют электромагнитные сигналы георадара, отраженные от электропроводящих элементов геотекстиля. Результаты численно обрабатывают на ЭВМ. Затухание отраженных электромагнитных сигналов определяют по амплитуде, а показатель преломления - по скорости сигналов. Влажность насыпи определяют по показателю преломления, а загрязненность - по показателю преломления и затуханию сигналов. Толщину и влажность слоев слоисто-неоднородной насыпи определяют по форме годографа отраженных сигналов. Способ является бесконтактным, неразрушающим, быстрым и эффективным. Технический результат заключается в увеличении эффективности и качества обследования насыпи, повышении безопасности на железных дорогах и автодорогах. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к СВЧ-способу определения содержания физической глины и гумуса в почвах, Способ включает измерение показателя преломления почвы с влажностью, превышающей максимальное содержание связанной воды, образцы которой выдерживают в герметическом контейнере в течение 1-2 суток при комнатной температуре, измеряют показатель преломления на частотах f1=0,35 ГГц и f2=1,75 ГГц, находят разность показателей преломления Δn=n(f1)-n(f2), на частотах f1 и f2 одновременно измеряют и показатель поглощения, находят разность показателей поглощения Δκ=κ(f1)-κ(f2) и определяют массовую долю физической глины С в почве из соотношения: и массовую долю гумуса в почве из соотношения: где С - содержание физической глины в почве (в массовых долях); Δn - разность показателей преломления; Δκ - разность показателей поглощения; Н - содержание гумуса в почве (в массовых долях). Повышение точности определения массовой доли физической глины и гумуса в почвах является техническим результатом изобретения. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения диэлектрической проницаемости и влажности материалов при помощи устройства влагомер-диэлькометр, которое содержит электронный блок, измерительную ячейку и первичный преобразователь, представляющий собой отрезок длинной линии, образованный металлическим прутком и металлическим основанием, при этом измерительная ячейка конструктивно совмещена с первичным преобразователем и содержит детектор, подключенный непосредственно к входу первичного преобразователя. Предложено пять вариантов выполнения первичного преобразователя. Вариант 1 - металлическое основание выполнено в виде прямоугольной рамки, вариант 2 - металлическое основание выполнено в виде полого цилиндра с продольными щелями. Первичные преобразователи указанных вариантов устанавливаются на стержень для контроля материалов в резервуаре. Для контроля проб устройство снабжено кассетой. Вариант 3 выполнен на основе кюветы с дополнительной пластиной-крышкой. В варианте 4 преобразователь выполнен в виде трубы для измерения материалов в потоке под давлением. В варианте 5 устройства внутренний проводник первичного преобразователя совмещен конструктивно с его корпусом, что позволяет встраивать первичный преобразователь в стенку трубы буровой колонны или в стенку камеры бетоносмесительного устройства. Повышение точности измерения диэлектрической проницаемости и влажности материала непосредственно в резервуарах на разных уровнях, в трубопроводах под давлением, а также в условиях жестких механических воздействий является техническим результатом изобретения. 5 н. и 18 з.п. ф-лы, 17 ил.
Наверх