Способ определения концентрации вещества в растворе и устройство для его осуществления

 

;л

) пц725003

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Саен йеетелнк

1ееелиетнчееннк

Реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.04.75 (21) 2130903/18-25 с присоединенйем заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.80. Бюллетень № 12 (51) М, Кл, G 01N 25/10

Госудлрстненный квннтет

СС С Р ао Лолам изебретеннй и открытий (53) УДК 66.046.7 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.03.80 (72) Авторы изобретения

А. Ф. Подлипняк, Г. И. Белошицкий, В. Н. Овчаренко, В. И. Неколюк, В. П. Пахарь и В. T. Атамась (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВА

В РАСТВОРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области автоматического анализа растворов, в частности, по измерению температуры их кипения и может быть использовано в химической промышленности в производственных условиях при анализе растворов вещества.

Известен способ определения концентрации вещества в растворе по температуре йипения при атмосферном давлении (1).

Ближайшим к изобретению техническим 10 решением является способ автоматического определения концентрации вещества, заключающийся в том, что протекающий раствор нагревают при атмосферном давлении до температуры кипения, измеряют эту температуру кипения и по ранее установленной зависимости кипения раствора при различной концентрации определяют его концентрацию (2).

Этот способ позволяет получить высокую точность определения концентрации вещества в реальных условиях при изменении скорости потока и температуры раствора, поступающего на анализ.

Изменение скорости потока анализируемого раствора приводит к изменению времени нагрева раствора и соответственно меняется количество выпариваемого растворителя. Это вызывает изменение температуры кипения раствора при неизменной концент- 30 рации вещества в поступающем на анализ растворе. Аналогично изменяется количество выпариваемого растворителя при изменении температуры анализируемого раствора в результате изменения количества тепла, расходуемого на нагрев до температуры кипения. Учесть эти изменения температуры кипения при измерении практически невозможно и в результате снижается точность определения концентрации вещества.

Известно также устройство для определения концентрации вещества в растворе, содержащее сосуд кипения, помещенный в кожух, соединенный с атмосферой, нагреватель, регулятор давления и датчики темпе ратуры.

Целью изобретения является повышение точности определения концентрации вещества.

Поставленная цель достигается тем, что раствор нагревают под избыточным давлейием до температурьг "на 0,5 — 5 С выше максимальной ожидаемой температуры кипения этого раствора при атмосферном давлении, снижают давление до атмосферного и измеряют температуру кипения раствора, по которой и определяют искомую величину, а в устройстве установлен дроссель между нагревателем и сосудом кипения.

725003

Нагрев анализируемого раствора под избыточным давлением создает условия, при которых он не испаряется, а только нагревается до определенной температуры и единице массы раствора сообщается определенное количество тепла (внутренняя энергия), величина которого определяется температурой нагрева, которая контролируется, и удельной теплоемкостью раствора, которая является постоянной величиной для каждого кбнкретного случая концентрации вещества в растворе.

При снижении давления раствора до атмосферного раствор становится перегретым и слабо вскипает без постороннего источника за счет внутренней энергии, сообщенной ему при нагреве под избыточным давлением, а температура его снижается до температуры кипения при атмосферном давлении.

Из раствора происходит незначительное выпаривание растворителя, но на выпаривание растворителя с единицы массы раствора расходуется твердо установленное количество тепла (равное произведению разности температуры раствора, находящегося под давлением; и температуры кипения раствора при атмосферном давлении на удельную теплоемкость раствора), которое учитывается при измерении температуры кипения раствора при атмосферном давлении.

Такая последовательность операций, а именно, нагрев раствора под избыточным давлением до определенной температуры, затем снижение его до атмосферного давления позволяет получить температуру раствора (температура кипения), значение которой зависит только от концентрации поступающего на анализ раствора и не зависит от его параметров (скорости потока и температуры), что обеспечит возможность определения концентрации вещества в растворе с высокой точностью.

Нагрев раствора под избыточным давлением до температуры на 0,5 — 5 С выше максимальной ожидаемой температуры кипения этого раствора при атмосферном давлении создает условия нормального определения концентрации вещества в растворе на всем принятом диапазоне измерения. Нижний предел 0,5 С обеспечивает кипение раствора при атмосферном давлении с концентрацией близкой к максимальному ожидаемому значению. Нагрев выше верхнего предела 5 С нежелателен, так как при измерении минимальной ожидаемой концентрации увеличивается перегрев раствора, что уменьшает диапазон измеряемой температуры в принятом диапазоне концентраций в результате увеличения выпаривания части растворителя, с увеличением этого предела.

На чертеже схематически изображено устройство для осуществления предлагаемого способа.

Анализируемый раствор от источника, \ имеющего избыточное давление по "линии 2 непрерывно поступает в змеевик нагревателя 1, протекает через дроссельный элемент

3, поступает в сосуд кипения 4 и, перели5 ваясь через его верхнюю кромку, отводится на слив в кожух 5. В результате гидравлического сопротивления, создаваемого дроссельным элементом 3 раствор в нагревателе нагревается под избыточным давлением до

1р заданной температуры, конкретное значение которой выбирается в диапазоне на 0,5 — 5 С выше температуры кипения при атмосферном давлении раствора, имеющего концентрацию, равную концентрации в максималь15 ной точке шкалы прибора. B сообщенном, с атмосферой сосуде кипения 4 давление раствора снижается до атмосферного давления и раствор вскипает. Термочувствительный элемент б, омываемый раствором, измеряет эту температуру, а вторичный прибор 7 регистрирует и указывает по шкале значение концентрации растворенного вещества. Анализируемый раствор в змеевике нагревается насыщенным паром, давление (и соответственно температура) которого поддерживается постоянным регулятором дав,ления 8.

Пар поступает в нагреватель через регулируемый вентиль 9.

Использование предлагаемого способа рр определения концентрации вещества в растворе обеспечивает по сравнению с известными способами повышение точности определения концентрации вещества в растворе при автоматическом анализе растворов.

Формула изобретения

1. Способ определения концентрации вещества в растворе, включающий измерение

4р температуры кипения раствора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности определения концентрации вещества, раствор нагревают под избыточным давлением до температуры на 0,5 — 5 С выше максимальной ожидаемой температуры кипения этого раствора при атмосферном давлении, снижают давление раствора до атмосферного и измеряют температуру кипения раствора, по которой определяют искомую ве5р личину.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее сосуд кипения, помещенный в кожух, соединенный с атмосферой, нагреватель, регулятор давления и датчики температуры, отличающийся тем, что устройство снабжено дросселем, установленным между нагревателем и сосудом кипения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Семишин В. И, Практикум по общей химии М,-Л., «Химия», 1964, с. 57, 113.

2. Авторское свидетельство СССР № 257849, кл. G 01N 25/08, 1967 (прототип), 726003

Составитель А. Волков

Корректор Е. Хмелева

Техред А. Камышникова

Редактор Н. Коляда

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 357/5 Изд. № 220 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5