Способ определения концентрации газа, растворенного в жидкости

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИХ Н 700 ОТНРЫТИЙ ПИСА ЗОБРЕТ ТВ 9 14, В,П. Ханкинапрыкина идетельство СС 7/04, 1981ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ К АВТОРСКОМУ Сии(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА, РАСТВОРЕННОГО В ЖИДКОСТИпо авт. св. В 913150, о т л и ч а ющ .и й с я тем, что, с целью повыае-,ния точности за счет исключения вли-яния давления на выкоде из сепаратора,перед измерением объемного расходажидкости измеряют гидравлическое сопротивление на выходе из сепараторадо установления постоянного объемного расхода жидкости.65 Изобретение относится к способамопределения концентрации газа, растворенного в жидкости.По основному авт.св.Р 913150 известен способ определения концентрации газа,растворенного вжидкости,используемый преимущественно в областях, гдетребуется непрерывное определениетехнологических параметров, основанный на пропускании жидкости с вращением через сепаратор, образовании в 1 Онем газовой полости с,равновеснымвыделением в нее газа из жидкости,измерении давления на входе в сепаратор и объемного расхода жидкостичерез него и определении по формуле 15концентрации газа 1),Однако для обеспечения высокойточности определения концентрациигаза с помощью такого способа необходимо, чтобы течение в сепараторе20на участке от входных отверстий допоперечной перегородки было таким же,как в центральной форсунке с диаметром выходного сопла, равным диаметру центрального отверстия в поперечной перегородке. В этом случае расходжидкости через сепаратор с заданнойгеометрией,не зависит от абсолютнойвеличины давления на выходе из сепаратора, а определяется только разностью давлений на входе в сепаратори в газовой полости. Если это условиене соблюдается, то расход жидкостизависит от давления на выходе изсепаратора, что при прочих равных условиях приводит к появлению дополнительной погрешности при определенииконцентрации газа.Целью изобретения является повышение точности определения концентрации газа, растворенного в жидкости 40за счет исключения влияния давленияна выходе из сепаратора.Цель достигается тем, что согласно способу, включающему пропусканиежидкости с вращением через сепаратор, 45образование в нем газовой полости сравновесным выделением в нее газа изжидкости, измерение давления жидкостина входе в сепаратор и ее объемныйрасход с последующим определениемконцентрации газа, перед измерениемобъемного расхода жидкости измеряютгидравлическое сопротивление на выходе иэ сепаратора до установления постоянного объемного расхода жидкости.Введение этой новой по сравнениюс основным изобретением технологической операции гарантирует независимость расхода жидкости через сепаратор от выходного давления, что способствует повышению точности определения концентрации растворенного вжидкости газа.На фиг. 1 схематически изображенсепаратор, представляющий собой устройство для осуществления предлагаемого способа, на фиг. 2 - кривая изменения расхода жидкости через сепаратор от давления на выходе Ры,при двух значениях давления на входеР в сепаратор и соответствующая каждому участку кривой картина течения жидкости в сепараторе.Сепаратор представляет собой цилиндрическую замкнутую емкость 1, на боковой поверхности которой с обеих концов выполнены тангенциальные каналы 2 и 3 для подвода жидкости, соединенные соответственно с трубопроводом 4, покоторому движется газонасыщенная жидкость, и через регулировочный дроссель 5 - с областью более низкого давления, например с участкомтрубопровода 4 после местного гидравлического сопротивления. Внутри емкости 1 установлена поперечнаяперегородка б с центральным отверстием 7, а в торце емкости 1 со стороны выхода расположено центральное отверстие 8, соединенное трубопроводом9 через запорный кран 10 с баллоном,заполненным сжатым газом. Система измерения включает в себя расходомер11 жидкости, манометры 12 и 13 дляизмерения давления на входе в сепаратор и в газовой полости, а такжетермометр 14,Определение концентрации газа,растворенного в жидкости, осуществляется следующим образом.Исследуемую жидкость пропускают через сепаратор. Проходя через тангенциальные каналы 2, она получаетзакрутку, в результате чего в центреемкости 1 образуется безрасходнаягазовая полость, давление Р в которой равно сумме парциального давлениярастворенного в жидкости газа Рг и давления насыщенных паров жидкости Рп . Затем при заданном давлении Рв с помощью регулировочного дросселя 5 изменяют гидравлическое сопротивление выходной магистрали сепаратора (давление Р ) до тех пор, пока расход жидкости через него не станет постоянным. После этого с помощью расходомера 11 фиксируют объемный расход жидкости 6 через сепаратор, а с помощью манометра 12 - давление на входе в сепаратор Рв. Давлениенасыщенных паров Рп определяют либо с помощью термодинамических таблиц по измеренной термометром 14 температуре Т жидкости, либо непосредственно с помощью специального устройства. Искомое значение концентрации газа С, растворенного в жидкости, определяют по формулеС = Х(Р- Р- ИЕ ), (1)2где коэффициент Генри (коэффициент растворимости) Х находится из таблиц по измеренным значениям Рв и Т, а коэффициент пропорциональности К определяется либо расчетным путем, либо экспериментально по результатампроливки сепаратора, которую проводятна однокомпонентной рабочей жидкости,причем давление в газовой полостисоздают эа счет подачи в нее газаиз баллона по трубопроводу 9,кривую О, = У(Рэь 1 ) при Рь, =,сопятна фиг. 2 условно можно разбить натри участка. Участок 1-2 соответствует течению, при котором диаметр газовой полости в сепараторе не превосходит диаметра центрального отверстия7 в поперечной перегородке б. В этомслучае расход жидкости О. через сепаратор определяется перепадом давлений СР = Р- Р Ь. При закрытом регулировочном дросселе 5, когда Рь =- РЬЬ (ЬР=О), О. = О (точка 1). По мере открытия дросселя 5 давление Руменьшается, что приводит к возрастанию расхода Я вплоть до его значения в точке 2. Участок кривой 2-3(рабочий участок) соответствует течению, при котором диаметр газовойполости на участке от поперечной пе-, 25регородки б до каналов 3 больше диаметра центрального отверстия 7. Характерной особенностью этого теченияявляется то, что на участке цилиндрической емкости 1 от каналов 2 до поперечной перегородки б оно подчиняется тем же закономерностям, что итечение в центробежной форсунке сдиаметром выходного сопла, равным диаметру центрального отверстия 7. Вэтом случае расход жидкости Я не зависит от Р,1 (положения дросселя 5),а определяется только разностью давлений на входе в сепаратор РЬи вгазовой полости Р. При дальнейшемснижении РВы (открытии дросселя 5), 4 Окоторому соответствует участок кривой 3-4, размеры газовой полости увеличиваются до такой степени, чточасть газа из газовой полости захватывается протекающей через сепаратор жидкостью и в виде пузырьковуносится через каналы 3 в выходнуюмагистраль. В результате давление вгазовой полости становится меньше равновесного давления Р, разность давлений Рб- Р увеличивается и расходжидкости 0 возрастает, В пределе при Р = 0 расход Я достигает максималь ного значения (точка 4 .)Следует также отметить что зна,чения РЭЫ, ограничивающие рабочий участок 2-3, для данного сепаратора не являются постоянными, а зависят от целого ряда факторов, в частности от давления на входе Р(см. фиг.2), парциального давления газа Рг, растворенного в жидкости, температуры жидкости, физических свойств газа и т.д, Поскольку на практике при определении концентрации С, как минимум, один из перечисленных факторов изменяется, то перед каждым измерением входящих в формулу величин необходимо регулировать гидравлическое сопротивление выходной магистрали сепаратора, чтобы расход жидкости оставался постоянным при изменении Ры, т.е. измеряемое значение расхода находилось в пределах рабочего участка для данного Р , В частности такое регулирование является необходимым при определении концентрации газа в потоке жидкости, поступающей в насос, в процессе его кавитационного испытания, когда давление на входе в насос, а следовательно, и в установленный во всасывающей магистрали сепаратор уменьшается.Только при измерении расхода 0 в пределах рабочего участка на кривойХ(Рьь 1 ) можно избежать систематической ошибки при определении концентрации растворенного в жидкости газа с помощью способа, описанного в основном изобретении.Таким образом, предложенный способ создает новый технический эффект, заключающийся в повышении точности определения концентрации газа, растворенного в жидкости, и может найти применение на предприятиях химической и нефтяной промышленностей, а также на гидравлических стендах, служащих для испытания насосов на газонасыщенных жидкостях. Повышение точйости определения концентрации газа в жидкости, в свою очередь, дает возможность более качественно контролиро= вать технологические процессы, что, в конечном итоге, позволяет получать экономию средств в народном хозяйстве.1012094 Составитель О. ЧернухаТехред М,теперКорректор А, Тяско Бандура акт аказ 2749/ филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектна ВНИ п 11303Тираж 871ИПИ Государственного делам изобретений5, Москва, Ж, Рауш коми отк ская