Способ определения влажности газа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических Республик

< >?11446 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено130977 (21) 2524436/25 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹С 01 N 25/62

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2501.80. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 2801.80

{72) Авторы изобретения

В.И.Ковтун и В.С.Якушев (71) Заявитель

Институт черной металлургии (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

ГАЗА изменения содержания паров во времени.

Целью изобретения является обеспечение непрерывности определения и повышение точности. Это достигается тем, что влажный газ последовательно пропускают через два предварительно отградуированных капилляра с регистрацией потери давления в них, после выхода газа из первого капилляра его охлаждают, отделяют сконденсированную влагу и ведут поглощение оставшейся влаги)(а по выходу иэ второго капилляра производят анализ газа на компоненты и по их удельному весу и потерям давления на капиллярах определяют влагосодержание по зависимости:

Г =4ОО

2сх

Предлагаемый способ реализуется

)стройством, приведенным на черте ке.

На чертеже представлен термостат

1, в котором размещены капилляры 2 и 3 со змеевиками 4 и 5, в промежутке между которыми снаружи темостата установлены холодильник-.конденсатор

6, влагоотделитель 7 и влагопоглотиИзобретение относится к области технической физики и может быть ис» польэовано для определения влажности газа. 5

Известен психрометрический способ, основанный на измерении температур двумя термометрами: сухим и мокрым, имеющим резервуар, смоченный водой, и находищимся в термо- fp динамическом равновесии с окружающей газовой средой. Испарение с поверхности резервуара мокрого термометра происходит тем интенсивнее, чем ниже влажность газа; разность по- 5 казаний сухого термометра зависит от значения влажности (1) .

Ближайшим техническим решением к изобретению является способ определения влажности газа, включающий его охлаждение ниже точки росы и отделение сконденсированной влаги (2)., Недостатком известного способа является большая продолжительность времени для конденсации достаточного ко-25 личества воды и невысокая точность.

Причем это время значительно увеличивается, а точность уменьшается при небольшом содержании паров воды,. е

Известный способ непоиемлем в случае (53) УДК621 317 39

:533.275 (088.8) 711446 тель 8. Капилляры подсоединены к пе репадам 9 и 10, Влажный анализируемый газ подводится к устройству по линии 11, а сухой газ отводится иэ устройства по линии 12. Линии влажного и сухого газа (капИлляры 2 и 3 змеевики 4 и 5, холодильник б, влагоотделитель 7 и влагопоглотитель 8) с целью упрощения определения (расчета) влажности газа - моностатирова ны. Линия влажного газа соединена с линией 13 грануировочного газа через запорный кран 14.

Сущность способа заключается s следуЮщем. Влажный анализируемый гаэ (предварительно отфильтрованный от пыли) пропускают через змеевик 4 ,и капилляр 2, где происходят потери давления газа, равные: (1)у 20 где; g< - коэффициент сопротивления капилляра 2; Фв — скорость влажного газа, м/сек; в- удельный вес влажного газа, кгс/м у g - ускорение сво-25

3 . бодного падения, м/сек

Потери давления (перепад давления влажного газа на капилляре 2) регистрируется с помощью перепадомера 9 °

Далее анализируемый газ охлажда- 3Q ют,ниже точки росы в холодильнике-конденсаторе б, отделяют сконденсированную влагу во влагоотделителе 7 и поглощают остаточную в лагу во влаго» поглотителе 8, после чего сухой àíà- 35 лизируемый газ пропускают через змеевик 5 и капилляр 3, где происходят потери давления газа, равные: аР =g

® с с э 2g (2) 40 где: 9, - -коэффициент сопротивления капилляра Зу %с - скорость cóõðrî газа, м/секу ф — удельный ве сухого газа, rcrC/м 45

Потери давления (перепад давления) сухого газа: на капилляре 3 регистрируется с помощью перепадомера 10.

После капилляра 3 производят анализ сухого газа на компоненты и определяют влажность газа как изложено ниже.

Если через капилляры 2 и 3 предварительно пропускать любой сухой газ,;то можно получить зависимость потерь давления газа на капиллярах

2 и 3 при различных его расходах в виде зависимостей: ьР -У(Ч) 3 где V - расход сухого градуировочного газа при нормальных условиях, Ро ТВ щт, В аа P . 6 о б

F — площадь поперечного сечения г капилляра 2, м; уов и Яоэ — расход влажного анализируемого газа и его удельный вес при нормальных условиях.

Таким образом:

М 7 РT

oB ов.

B г 2g 36oo.F / овР.Г У (6)

1 Во

Аналогичным образом получаем зависимость для потерь давления этого же газа, но сухого, на капилляре, 3:

V 2. в о де: Vîñ и ос- расход сухого анализируемого газа и его удельный вес при нормальных условиях; F «площадь поперечного сечения капилляра 3, м

Для условий градуировки эти потери давления будут равны:

ЧРГ РО ТГ.,„. Я »., (9)

- ОГ г

Э 2Д Э6ОО F РГ Р у

Г о где: Чо 1 " Рог:, расходы градуировочного газа с удельным весом равI

НЫМ 3ЬГ; . Разделив (7) на (6) с учетом того, что РВ= си Тв тс будем иметь. Ь OOC CР Г 3 Р„ аР г г оь (40) т,е, при T = 273 К и Р = 760 мч рт.ст

ЬР aP3 — потеРи Давления суХОго градуировочного газа при прохождении

era через капилляры 2 и 3, соответственно, при температуре градуировочного газа ТГ и давлении его РГ, кгс/м г.

При прохождении влажного газа с удельным весом в через капилляр 2 с температурой Тв и давлением Р при определенном расходе этого газа потери давления с учетом (1) будут равны:

Но так как

Ч и (оо =атос-г

GB

Поэтому будем иметь:

Та блица 1) а= — оЪс где о

Для условий грэдуиров ки это от ношение равно: ого P тг

Э 2ДЬЬОО% Юг p ьР

Г О в «а з

Таким образом будем иметь: (««)фщ ) («ь«ш), (««c %«« д « где: < — процентное содержание паров води, во влажном анализируемом газе; Я,н — удельный .вес паров воды дО при нормальных физических условиях.

С учетом того, что

©г2 2 2 с (И

"ог < 4> аР

В где: к„, K2 — коэффициенты расхода для кайилляров 2 и 3 и;соответствен" но равны:

Решая последнее равенство относительно г, получим:

-««"««4««с

r*«oo. —; « 6)

2са фТоФ с" ю:, — удельный вес .сухого газа, кг/нм; Я 4- удельный вес i-ra . компонента, Ф; а = 0 084 - удельонза ный вес паров воды, кг/нм

Таким образом, сущность способа заключается в следующем. Перед прогусканием исследуемого влажного газа чере=- капилляры, определяют функциональную зависимость потерь давления 6,Р и ьР от расхода сухого (любого) градуировочного газа. При этом величину расхода сухого градуировочного газа не обязательна фиксировать, так как при дальнейших расчетах требуется знание значения величины

=C0BS, К

К определяемой по тангенсу угла наклона зависимости ь Р =Е(АР ). При условии, ЧТО k2

Далее влажньФ гаэ пропускают через первый капилляр и регистрируют ьРв, охлаждают на выходе иэ этого капилля ра, отделяют сконденсирован ную влагу, поглощают остаточную влагу (влагу насыщенного влажного газа), пропускают, осушенный газ через второй капилляр и регистрируют здесь @Pc производят анализ сухого газа на компоненты по выходу его из второго капилляра (при недостаточной пропуск« ной способности капилляров, отбор газа на анализ производят до первого капилляра, прн применении автоматических газоанализаторов отбор газа на анализ производят после второго капилляра), рассчитывают удельный вес сухого газа и определяют влагосодержание но приведенной выл зависимости.

Пример. В качестве исследуемого газа использовали сухой аргон, который насицали во влагонасытителе при температуре насыщения tH, а затем пропускали через устройство, изображенное на чертеже.

Hpemарительно через капилляры пропускали сухие, градуировочные газы к находили зависимость ь Рэ=фаР ) для следующих газов: аргона су,д,,—

=1,784 кг/нм ; Yoc@- = 1,968 кг/нм,;

Э. и азот 7 1,25 кг/нм и водород с фон = О, 09 кг/нм, При этом фиксировалй потери давления газа в капиллярах 2 и 3 при различных расходах этих газов. Данные приведены в, табл.1.

Азот ЬР 233 720 1566 РЗ 2,12 6,99 15,45

711446

Продолжение табл.l

Д вЂ” количество делений на ротаметре, установленном перед устройством для регистрации относительного расхода сухих градуировочных газов, Иэ данных таблицы 1 можно заключить, что

5 для одного и того же расхода сухого градуировочного газа, отношение:

=1,т.е —, 4

10 После чего через устройство пропускали влажный насыщенный газ (ар. гон) и определяли генерируемую влажность по температуре насыщения, а искомую по зависимости (16). Резуль$5 таты исследований приведены в табл.2

В таб. 2: 0+H" — влажность гаАргон дР

1.48 5,93 14.39

У глекислота АР

2,75 8,66 19,26

2,75 8,89 19,47

1,69 5,72 11,64.

Водород д P .Таблица2

29,9

76,2 79,2

28,35 27, О

79,6

86,5

11,8 дР кгс/м

29, 95

28,6 кфир/м 31, 54

58,5

Ен

"н о Ð н о

64»4 . 69,6

54,3

3,32

38,64 48,70 44,47 60,60

37 95 48 39 44 22 61 80

3,25 н оадс д1Ндр ol н

0,69 О, 31

0,07

0,25

1,20

1,79 0,71 0,56

2,10

1,98

Формула изобретения эа, определенная по температуре насыщенного влажного газа (аргона);

- влажность газа, определенная - 40 по предлагаемому способу; д н о<„,ус и дг„ оотг - соответственно абсолютная и относительная погрешность в определении влагосодержания, которая вызвана, по всей вероятности, неточ« .ностью определения температуры насыщенного влажного газа. Этим способом можно определять не только содержание паров водй в любом газе, но также H содержание s HBM.паров другого вещества, если вместо ... в зависимость (16) подставить зйачение удельного веса па>ов этого веществ Й

Таким образом, предложенный способ рпределения влажности газа, поэвоп%ет осуществлять определенйе влагосодержания газа непрерывно, т.к. величины дРс и дРВ при непрерывном пропускании газа через устройство, могут регистрироваться не- 60 прерывHo непрерывно может произво: диться и анализ сухого газа (газа по выходу его из второго капилляра), а также другие вычислительные операции. дР 1,48 6,14 14,61 д Р 1,69 5,72 11,64

Способ определения влажности газа, включающий его охлаждение ниже точки росы и отделение сконденсированной влаги, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью непрерывности определения и повышения точности, влажный газ последовательно пропускают через два предварительно отградуированных капилляра с регистрацией потери давления в них, после выхода газа из первого капилляра его охлаждают, отделяют сконденсированную влагу и ведут поглощение оставшейся влаги, а по выходу из второго калилляра производят анализ газа на компоненты и по их удельному весу и потерям давления на капиллярах определяют влагосодержание по зависимости:

2 г- Ь+ Ъ-4ac .

2а

We a =Уос

711446

Составитель A. Платона

Редактор М.Минаев ТехредЛ.Алферова Корректор М.Шарохин

° еа м «лее

Заказ 9380/бб Тираж 10 19 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, г,Ужгород, ул.Проектная, 4

Й ;.г; з †- удельный вес сухого газа, кг/нм ; о1 - удельный.вес 1-ro компонента сухого газа кгс/м ; г — процентное содержание i-ro компонента у К А и К g - коэффициенты расхода первого и второго капилляров; AP — потери давления газа в первом капилляре, при прохождении через него влажного исследуемого газа, кгс/м ; b,Р потери давления газа во втором капилляре i при прохождении через него сухого исследуемого газа, кг4м удельный вес паров воды сн снбо кг/нм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Берлинер М.A Измерение Влажности, M., Энергия, 1979, стр. 2 06-209 °

2. Справочник по пыле- и золеулавливанию. Под ред. A.A. Русанова, M. Энергия 1975, стр. 34-35 (прототип).