Способ измерения газосодержания газожидкостного слоя

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1Е <11>

3 5п С 01 м 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБ КтЕНИЙ И ОТЕЪТИЙ

ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕ ГЮЬСТВУ где (21) 3408592/25-26 (221 01. 03. 82 (46! 15.12.83 Бюл. В 46 (721 З.A.Øèøêèí и B.A.Сабанин (53! 542.38 (088.82 (56} 1. Сабаний Б.A и др. Установки для градуировки преобразователей газосодержания.-"Измерительная техника", 1976, Р 12, с. 33.

2. Там же, с. 34 (прототип ). (541 (57.) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОГО СЛОЯ, заключаюшийся в том, что через измерительную кювету непрерывно при постоянных расходах пропускают потоки жидкости и газа с созданием газо-. жидкостного слоя и определяют газосодержание, о т,л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, измерительную кювету взвешивают, изменяют высоту газожидкостного слоя и вновь взвешивают, а газосодержание определяют по формуле М

Pù 5ЬЮ аМ вЂ” разность масс измерительной кюветы с газожидкостным слоем, до и после изменения высоты последнего, кг, - плотность рабочей жидкости, кг/м ;

9 - плошадь поперечного сечения измерительной кюветы, м O ан -,.разность высот газожидкостного слоя в измерительной кювете, м.

1060989

Изобретение относится к метроло-, гическому обеспечению аналитического приборостроения, а именно к вопросам градуировки и поверки приборов для измерения газосодержания газожчдкостных слоев, который используются для реализации ряда техноло гических процессов в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей, металлургической и микробиологической отраслях промышленности.

Известен способ задания и измерения газосодержания, который заключается в создании гаэожидкостного слоя с заданным гаэосодержанием в замкнутой емкости стабильного 15 объема за счет вибрационного движения емкости с определенной частотой и амплитудой p1 g. По этому способу определяют массу сосуда Мо, массу этого же сосуда, полностью заполненного жидкостью М;, с плотностью рх, и массу этого же,сосу. да. М;, частично заполненного жидкостью,- а величину гаэосодержания опрЕделяют по формуле м и ми о

Недостатками этого способа являются относительно низкая точность измерений гаэосодержания из-за искажения естественной структуры газожидкостного слоя, характерной для барботажных систем, необходимости использования добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ.1 к рабо" чей жидкости для возможности создания устойчивого газожидкостного слоя, неравномерности газожидкостного слоя в емкости, обусловленной инерционными и упругими свойствами гаэожидкостйого слоя, геометрией сосуда и первичйого преобразователя, затруднения при исследований и градуировке ряда преобразо-. вателей, обусловленные вибрационным движением емкости. 45

За прототип принят способ измерения гаэосодержания газожидкостного слоя (2 ), заключающийся в создании газожидкостного слоя в вертикальном барботажном сосуде с переливом путем непрерывного пропус" кания через него постоянного расхо. да газа, в определении высоты газожидкостного слоя (Но+ д Но 1, величины слоя монолитной жидкости И и в расчете средней величины газо- 55 содержания для всего слоя по формуле- (Н дН ) И о .о и (н +а н

Модификация этого способа поэ- 60 воляет определять среднее газосодержание для части газожидкостного слоя высотой 2 в этом же сосуде, В этом случае измеряют разность уровней h8 монолитной едкости 65 в трубках перевернутого 0 -образного дифамометра отбор давления в которые осуществляется из двух точек газожидкостного слоя, расположенных на расстоянии g друг от друга, по вертикали а величину газосодержания рассчитывают по формуле

24*

Недостатком этого способа является относительная сложность и невозможность точного. определения величины газожидкостного слоядН„над уровнем .переливной кромки До, а так же величин H и дЪ вследствие их колебания.

Для того, чтобы .ошибка измерения и Ч укладывалась.в приемлемые пределы, приходится увеличивать величины Но и Z, что влечет за собой увеличение градиента газосодержания по высоте слоя или его части изза изменения гидростатического давления, а также, увеличение случай.ных флуктуаций величины газосодержания во времени вследствие увеличения масштаба турбулентных вихрей.

Цель изобретения — повышение точности измерения при сохранении естественной структуры барботажного газожидкостного слоя.

Поставленная цель достигается тем, что измерительную кювету взвешивают, изменяют высоту газожидкостного слоя и вновь взвешивают, а газосодвржание определяют по формуле аМ

Рш 5а" где dM — разность масс гаэожидкостного слоя в измерительной кювете при двух высотах расположения диспергатора, кг — плотно ь жидкости, кг/м, 9 — площадь поперечного сечения кюветы, М2; дН вЂ” разность высот расположения диспергатора в измерительной кювете, м.

На фиг. 1 изображена схема установки для измерения газосодержания, на фиг. 2 и 3 - стадии измерения газосодержания.

Измерительная кювета 1 (фиг. 1) имеющая проточный 2 и барботажный 3 каналы, сообщающиеся между собой .в нижней части, установленные на грузовую площадку 4 весов 5. Верхняя часть барботажного канала заканчивается переливной чашкой 6 со слйвной трубкой 7, расположенной над воронкой 8.

В барботажном канале расположен диспергатор газа 9, а в проточный канал введена трубка 10 подпитки рабочей жидкости.

1060989 е

Расход жидкости,г/ч

Серия измерения

Раеход газ.а дм з/ч

МасСа рабочих грузов на чашке с кюветой, r

Измерение в серии

Газосодер-, жание на пузырьковом участке гаэожидкостного .слоя (ф ф аэность масс при еремещении диспергаора на еличину

ЗН, r верхне положе ние дис пергатора,м нижнее положе ние ди пергатора, м

8000; 100

606 468

138

10,?

606 472

134

607 470

137

10,2

606 472

134

9,9

Предлагаемый способ измерения осуществляется следующим образом.

Диспергатор газа 9 устанавливается в измерительной кювете в ниж-. нее положение (фиг. 2), через дис- . пергатор пропускают постоянный расход газа 0 <, создающий в барботажном канале устойчивый газожидкостный слой с газосодержанием -Ч

Через трубку подпитки 10 в проточный канал непрерывно подается рабо- чая жидкость с постоянным расходом

6(. Рабочая жидкость с расходом

6Ш непрерывно проходит через проточный 2 и барботажный 3 каналы и, через переливную чашку б и сливную трубку 7 сливается в воронку .8.

Измерительная кювета с газожидкостным слоем высотой Н„и высотой монолитной жидкости )(2 взвешивается при непрерывной подаче установленных ° расходов жидкости 8 <и газа Qpg.

Затем диспергатор перемещается s иэ" мерительной кювете на величину:фй (фиг. 3 ) порядка 0,1-0,2 начальной-. высоты барботажного слая и при тех же неизменных значениях И и 6 „, . а следовательно и Ч осуществляется второе взвешивание измерительной кюветы с газожидкостным слоем К» и высотой монолитной жидкости Н4

Величина Ч определяется по фОрмуле

d AL

Ч - Р.sàí (1.)

Справедливость формулы (1 ) подтверждается следующими выкладками.

Для ситуаций, изображенных на фиг.2 и фиг. 3, при условиях, что Я„„„Я,„,5, et-z Яг, Н й0,Я Н1 ние величины газосодержания равны Ч: =с =cp

В этом случае справедливо

Н1 H H3 Н4.

Ч=.н = н (2)

»

Покажем, что из (2) следует

dh (Э)

На фиг. 2 и фиг. 3 видно, что действительно Н Н4 и Н2 Н4 Н1 Н4

1»

5 С другой стороны из (2 ) следует:

Н =Н1 (1; Ч)

Н = Н» (- %) откуда

Н, Иг-Н4 Л

N4 -(N -H )(1-q); 4P=g— (0 1» H H$4H

Но величина и Ь представляет собой ,изменение величины уровня монолитной жидкости в измерительной кюве.е, вызванной изменением глубины, погружения диспергатора на величину лй . Величина 8 1 связана с изме.нением массы измерительной коветы е газожидкостным слоем д Н, плотностью рабочей жидкости p+ и площадью поперечного сечения 5 кюветы

20 выражением, 1, 4

Р 9 . откуда, подставляя в, (3 ) получим ам р 5 Н

25 Примеры реализации способа на уста-. новке испытаны на системе вода-воздух.

Измерительная кювета имеет проточный и измерительный каналы общей площадью 217 см, вертикальное пе30 ремещение диспергатора осуществля ется с помощью калиброванной вставки длиной 6,2 см, плотность воды при .

20-21ОС соотавляет 0,998 г/см ;.Че-. рез кювету пропускаются расходы жид, костии Я и газ а Я, приведенные в таблице и осуществляется взвешивание кюветы на весах B3IT-10-3 третьего класса точности. Величина М раз- ности масс кюветы с газожидкостным ,слоем при первом и втором положе40 ниях диспергатора определяется ме,тодом замещения (т-.е. путем взвешивания на одном плече весов ), величина газосодержания определяется ле ФОРиуле tf аM

Реэтлэтати иэиереииэ и раечетеэ по формуле приведены в таблице.

Масса рабочих грузов на чашке с кюветой,г

Измерение в серии Серия измерения Расход газа дм3/ нижнее положение дис пергатора,м

607 469

604 470

605 469

604 470

604 .469

602 470

132а

9,8

9,9

134

10 1

136

134

9,9

135

10,0

132

9,8

8000

447 251

620

196

-14,6

14,7

253

198 4

199 453

254

14,8

252

8000

620

15,0

457

260

197

14,6

261

199

460

14,8

14,9

462

200

260

462

202

15,0

460

14,8

261

459

257

202

15 0

442 137, 447 135.

444 134

440 135

8000

1300

305

22,7

312

23,2

310

23,0

305

22, 7.

22,4

445

301

447

140

307

22,8

445

305

22,7

452

310

23,0

449.147302

22,4

146

451

303

22,7

p? асход жидкости, r/÷ 1060989 верхнее положение дисперга г тора,м Разность масс при перемещении диспергатора на величину дН,г ц аэо содержацее на пузырьковом участке газожидкост ного слоя

1060989

Составитель A.Tàðàñîâ

Редактор Л.Авраменко ТЕхред:М.Кузьма Корректор О.Тигор

Заказ 10029/44 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Гбсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Использование данного способа позволит создать установки для исследования градуировки и поверки измерителей газосодержания газожидкостных слоев повышенной точности с. нормированными метрологическими. характеристиками при сохранении естествен-. ной структуры газожидкостного слоя.

В результате исследований было ,установлено, что точность измерения по данному способу повысилась: odновная погрешность макета в большей части диапазона измерения не пре высила 1,5% против 2,5% у прототипа,