Концентратомер жидкости

ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскнк Социалнстнческнз Реслублнк(22) Заявлено 050678 (2 ) 2624084/18-25с присоединением заявки Йо -(51)М, Кл,з С 01 И 9/36 Государственный комитет СССР яо дедам изобретений и открытий(72) Автор изобретения Э.С.Арзуманов Государственный научно-исследовательский институтавтоматизации производственных процессов химическойпромышленности и цветной металлургии НИИавтоматика(54) КОНЦЕНТРАТОМЕР ЖИДКОСТИ 9/р о) Изобретение относится к области измерения концентрации жидкостей, например азотной кислоты и может быть использовано для непрерывного измере-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 тания герметически закрытого баллона, укрепленного внутри проточного сосуда, в котором с целью повышения точности измерений, поплавок разделен на две герметичные камеры, одна из кото 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-заслонка 1. ЗО 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 перепададавлений определяют плотность жидкойсреды с использованием зависимостигде Д р=Р -Р - перепад давлений надиафрагме; Р. - давление до диафрагмы иР 1 - давление последиафрагмы н сжатом сечении потока; 50 - расход жидкости;)О - коэффициент расходадиафрагмы;И - площадь сечения отвер-стия в диафрагме.10При неизменном расходе 0 и постоянном значении коэффициента расходар диафрагмы концентрацию С определяют по формулеС = АЬр-Вгде А и В - константы 2). 15Недостатком известного устройстваявляется сложность при эксплуатациив связи с необходимостью поддержанияпостоянства параметров движущейся через диафрагмы измеряемой среды, 20Цель изобретения - увеличение точности измерения за счет исключениявлияния изменения расхода и режимовдвижения среды,При протекании одной и той же среЯды при одних и тех же условиях черездиафрагму и насадку, имеющих одинаковую геометрию входного участка Р/йгде Р - диаметр трубопровода), имеютместо различные режимы движения жид- Зркости: в диафрагма - бескавитационный, а в насадке - кавитационный режим. При этом значения кавитационного перепада давлений д Р в насадкезависит от соотношения длинык его Здиаметру, угла конусности на выходенасадки, а также отношения диаметратрубы Р к диаметру насадки Й.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве, содержащем трубопровод, сужающее устройство в нем, и 40измеритель давления, сужающее устройство выполнено в виде кавитационнойнасадки с острыми входными кромкамис соотношением длины насадки к диаметру ее входного отверстия, равным 44-6, с углом конусности на выходе насадки 5-8 О и соотношением диаметратрубопровода к диаметру входного от-верстия не менее четырех, при этомизмеритель давления расположен на на-урсадке на расстоянии 1-2 диаметров состороны входа жидкости.На чертеже изображено устройстводля измерения концентрации движущейся жидкости.Устройство содержит трубопровод 1,кавитационную насадку 2 с острымивходными кромками, с соотношениемдлины насадки Й к диаметру входногоотверстия й,равным 4-6, и углом конусности насадки Ы, равным 5-8 . В 0на"адке 2 на расстоянии 1-2 д от входной кромки выполнено отверстие 3 длямановакуумметра 4.Устройство работает следующим образом. О Жидкость, концентрацию которой необходимо измерить по трубопроводу 1, поступает н насадку 2, где создается развитый канитационцый 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 соотношенин 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 возникаетпри малых перепадах давлений на самойнасадке. Значение канитационного перепада давления для предлагаемых геометрических соотношений насадки определяют по формулеРЬ -- (Р-Р)цЪ, Ок 2(Р -РН) ф 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 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 давлениюнасыщенных паров жидкости при теМпературе потока.Известно также, что при измененииконцентрации жидкости изменяется давление ее насыщенных паров.798544 формула изобретения исное Тираж 9д, ул. Заказ 10010 Латентф, г НИИ оектная, 4 Уж Филиал 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности, сужающееустройство выполнено в виде кавитационной насадки с острыми входнымикромками с соотношением длины насадки к диаметру ее входного отверстия,равным 4-6, с углом конусности навыходе насадки 5-8 и соотношениемдиаметра трубопровода к диаметрувходного отверстия не менее четырех,при этом измеритель давления расположен на насадке на расстоянии 1-2 хдиаметров со стороны входа жидкости. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе15 1. Авторское свидетельство СССР9 498532, кл. С 01 0.9/36, 1973.2. Тхоржевский В.П. Автоматический анализ газов и жидкостей на химических предприятиях. М., Химия,33 1976, с. 65 (прототип) .