Концентратомер жидкости

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

CoIoa Советскик

Социалнстический

Республик

{iI>798544

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 05.06.78 (2! ) 2624084/18-25 с присоединением заявки йод (23) Приоритет—

Опубликовано 23.0181 Бюллетень ЙВ 3

Дата опубликования описания2301,81

<51)М. Кл.

С 01 N 9/36

Государственный комитет

СССР

IIo дедам изобретений и открытий (53) УДК 532 14 (088. 8) (72) Автор изобретения

Э.С.Арзуманов

Государственный научно-исследовательский институт автоматизации производственных процессов химической промышленности и цветной металлургии НИИавтоматика (71) Заявитель (54) КОНЦЕНТРАТОМЕР ЖИДКОСТИ (Q/)и оэ)

Изобретение относится к области измерения концентрации жидкостей, например азотной кислоты и может быть использовано для непрерывного измере- с ния концентрации растворов жидкостей, движущихся по трубопровоцу.

Известен концентратомер, содержащий проточный сосуд с постоянным уровнем слива, сильфонный поплавок, соеди- О ненный с системой сопло-заслонка, пьезометрическую трубку, одним концом укрепленную на нижней части поплавка, а другим через гибкий шланг сообщенную с пневмопреобразователем и через дроссель соединенную с источником пи- 15 тания герметически закрытого баллона, укрепленного внутри проточного сосуда, в котором с целью повышения точности измерений, поплавок разделен на две герметичные камеры, одна из кото- 2О рых, заполнена раствором с концентрацией, превышающей максимально замеряемую концентрацию, а другая заполнена раствором с концентрацией, меньшей минимально замеряемой, причем верхняя камера,через трубку, погруженную в раствор той же концентрации, что и в верхней камере, а с помощью пяевмотрубки баллон соединен со вх.эдом усилительного звена сопло-заслочка (1).

Однако известное устройство сложно и дорого в изготовлении, имеет много узлов и деталей, что уменьшает надежность в эксплуатации. Кроме этого, измерение концентрации в этом устройстве осуществляется путем измерения плотности раствора, зависящей от концентрации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения концентрации бинарных смесей с помощью сужающего устройства в виде диафрагмы, установленной в трубопроводе. Это устройство включает в себя диафрагму, установленную в трубопроводе, по которому движется анализируемая среда (жидкость или газ) и дифманометр для измерения перепада давлений между сечениями до и после диафрагмы.

По измеренному значению перепада давлений определяют плотность жидкой среды с использованием зависимости

798544 где 6 p=P„ -P> — перепад давлений на диафрагме; Р„. — давление до диафрагмы и

Р1 — давление после диафрагмы н сжатом сечении потока; 5

Q — расход жидкости; коэффициент расхода диафрагмы; д — площадь сечения отверстия в диафрагме.

t0

При неизменном расходе Q и постоянном значении коэффициента расхода

11 диафрагмы концентрацию С определяют по формуле

С = ЛДр-В, где А и  — константы (2). 15

Недостатком известного устройства является сложность при эксплуатации в связи с необходимостью поддержания постоянства параметров движущейся через диафрагмы измеряемой среды. 20

Цель изобретения — увеличение точности измерения за счет исключения влияния изменения расхода и режимов движения среды.

При протекании одной и той же сре-Я ды при одних и тех же условиях через диафрагму и насадку, имеющих одинаковую геометрию входного участка D/d где D — диаметр трубопровода), имеют место различные режимы движения жид- Зр кости: в диафрагма — бескавитационный, а в насадке — кавитационный режим. При этом значения кавитационного перепада давлений д Р„ в насадке зависит от соотношения длины Й к его З диаметру, угла конусности на выходе насадки, а также отношения диаметра трубы D к диаметру насадки Й.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем трубопровод, сужающее устройство в нем, и 40 измеритель давления, сужающее устрой-, ство выполнено в виде кавитационной насадки с острыми входными кромками с соотношением длины насадки к диаметру ее входного отверстия, равным 4$

4-6, с углом конусности на выходе насадки 5-8О и соотношением диаметра трубопровода к диаметру входного от- верстия не менее четырех, при этом измеритель давления расположен на на-ур садке на расстоянии 1-2 диаметров со стороны входа жидкости.

На чертеже изображено устройство для измерения концентрации движущейся жидкости.

Устройство содержит трубопровод 1, кавитационную насадку 2 с острыми входными кромками, с соотношением длины насадки Й к диаметру входного отверстия d,ðàâíûì 4-6, и углом конусности насадки Ы, равным 5-8 . В фо на"адке 2 на расстоянии 1-2д от входной кромки выполнено отверстие 3 для мановакуумметра 4.

Устройство работает следующим образом. d5

Жидкость, концентрацию которой необходимо измерить по трубопроводу 1, поступает н насадку 2, где создается развитый канитационный режим. При этих услониях давление в кавитационной области кавитационной насадки устанавливается равным давлению насыщенных паров раствора жидкости при температуре потока.

Изменение давления в кавитационной области насадки 2, однозначно связанное с изменением концентрации раствора, воспринимается мановакуумметром. По давлению насыщенных паров, измеренному с помощью мановакуумметра определяют концентрацию раствора жидкости, пользуясь известными зависимостями между концентрацией и давлением насыщенных паров для данной жидкости при температуре потока. При соотношениИ длины насадки к диаметру входного отверстия, равным 4-6, угле конусности 5-8 и отношении диаметра трубопровода к диаметру входного отверстия более четырех, развитый кавитационнйй режим в насадке возникает при малых перепадах давлений на самой насадке. Значение канитационного перепада давления для предлагаемых геометрических соотношений насадки определяют по формуле

=(Р< Рд ) рь.Ъ О к2 (Р Рн) ю где Р„ .и Р— абсолютные значения давления до и после насадки;

Р— давление насыщенных паров измеряемой жидкости при температуре на входе в насадку.

Возможность реализации предлагаемого устройства для измерения концентрации жидкости обосновывается тем, что при движении жидкостей, через местные гидравлические сопротивления, в частности через гидравлические устройства в виде насадок, в суженном в них проходе или канале образуется кольцевая изолированная полость с пониженным давлением (область пониженного давления), достигающем при .некоторых режимных параметрах движения жидкости и геометрических характеристиках устройства глубокого вакуума.

Зчачительное понижение данления н суженном канапе благоприятствует нозникновению кавитации, т.е. появлению в

l движущейся жидкости областей, заполненных парами или газами, выделившимися из жидкости с последующей их конденсацией или растворением в зоне повышенного давления на выходе гидравлического устройства.

Известно, что данление в кавитационной области при отсутствии ныцеления растворенных газов ранно давлению насыщенных паров жидкости при температуре потока.

Известно также, что при изменении концентрации жидкости изменяется давление ее насыщенных паров.

798544

Формула изобретения

Заказ 10010/51 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ

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

Так, например для водных растворов. азотной кислоты зависимость концентрации от давления насыщенных паров имеет резко выраженный характер. Это позволяет с большей точностью определить концентрацию раствора по величине давления его насыщенных паров.

Таким образом, измерив давление в кавитационной области насадки и отградуировав его шкалу в процентах концентрации, можно непрерывно измерять концентрацию раствора жидкости, при этом температуру термостатирования выбирают в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

Концентратомер жидкости, содержащий трубопровод, сужающее устройство в нем и измеритель давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, сужающее устройство выполнено в виде кавитационной насадки с острыми входными кромками с соотношением длины насадки к диаметру ее входного отверстия, равным 4-6, с углом конусности на выходе насадки 5-8 и соотношением диаметра трубопровода к диаметру входного отверстия не менее четырех, при этом измеритель давления расположен на насадке на расстоянии 1-2х диаметров со стороны входа жидкости. в

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 498532, кл. G 01 N-.9/36, 1973.

2. Тхоржевский В.П. Автоматический анализ газов и жидкостей на химических предприятиях. М., Химия, Щ 1976, с. 65 (прототип) .