Плотномер для жидких сред

(51)4 С 0 жидких ГОСУДА СТВЕННЫй ЙОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(46) 23.07.87. Бюл. В 27 (71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт п добыче и переработке сероводородсодержащих газов(53) 532.14(088.8)Авторское свидетельство СССР (56) Авторское свидетельство СССР В 197250, кл. С 01 Ы 9/26, 1967.Авторское свидетельство СССР Р 1104390, кл.С 0 1 И 9/26, 1984. 54) ППОТНОМЕР ДЛЯ ЖИДКИХ СРЕ(57) Изобретение относится к измери тельной технике и может быть исполь зовано для измерения плотности сред с твердыми или газовыми вклю ниями (двухфазных потоков). ПельЮ изобретения - повышение точности измерения плотности жидких сред, содержащих твердые или газовые вкпючения. Устройство имеет П-образную трубу 1, расположенную вертикально, на каждой иэ ветей 2, 3 и 4 которой установлены преобразователи давления 5,6 и 7. Первый дифманометр 8 измеряет перепад давления между преобразователями давпения восходящей 2 и горизонтальной 3 ветвей, а второй дифманометр 9 между преобразователями давления нисходящей 4 и горизонтальной 3 ветвей, Сигналы дифманометров 8 и 9 складываются во вторичном приборе 10, показания которого пропорциональны средней плотности потока на входе в плотномерЭто достигнуто эа счет того,что преобразователи давления восходящей 2 и нисходящей 4 ветвей трубы гидравлически рав- Св ноудалены от преобразователя давления горизонтальной ветви 3 и расположены относительно него на расстояниях, удсв 1325328.летворяющих соотношению Н Н = Ч - преобразователями давления, установЧц)(Ч+ Ч - Ч)/(Ч " + Чц) "Ч- Ч+ ленными на нисходящей и горизонталь+ Ч) - при определении плотности сред, ной ветвях; Ч, Ч - скорости движесодержащих твердые включения, и соот- ния жидкой фазы в восходящей и нисхоношению Н /Н = (Ч, + Чз) Ь-Ч+в н Е Ндящей ветвях соответственно; Ч - ско+ Ч)/(Ч- Ч) (Ч+ Ч-Ч) - при оп- рость потока на входе в П-образную ределении плотности сред, содержащих трубу; Чц - средняя скорость оседагазовые включения, где Н - расстоя- ния частиц твердой фазы в неподвижние (по вертикали) между преобразова- ной жидкой фазе; Ч " средняя скотелями давления, установленными на рость всплывания газовых пузырьков восходящей и горизонтальной ветвях; в неподвижной жидкой фазе. 2 з.п; Н - расстояние (по вертикали) между ф-лы,ил.н1Изобретение относится к измери" тельной технике и может быть использовано, в частности, для измерения плотности жидких сред с твердыми или газовыми включениями двухфазных по-токов).Цель изобретения - повышение точности измерения плотности жидких сред.На чертеже приведена принципиальная схема плотномера.Плотномер содержит П-образную трубу 1, состоящуюиз восходящей 2, горизонтальной 3 и нисходящей 4 ветйей, три преобразователя 5-7 давления, установленные соответственно на восходяшей, горизонтальной и нисходящей ветвях трубы, два дифференциальных манометра 8 и 9 и вторичный прибор 10, первым и вторым входами "подключенный к выходам первого и второго дифманометров 8 и 9, первые входы которых соединены вместе и подключены к выходу преобразователя 6 давления, выходы преобразователей 5 и 1 давления подключены к вторым входам первого и второго дифманометров 8 и 9 со" ответственно.Определение плотности в плотномере основано на измерении давления столба жидкости известной высоты. Перепады давления, измеряемые дифмано" метрами, имеют по три составляющих. Первая составляющая пропорциональна средней плотности исследуемого потока. Вторая составляющая пропорциональна изменению средней плотности либо в восходящей, либо в нисходящей 2ветвях, обусловленному различием скоростей движения фаз в этих ветвях.Третья составляющая пропорциональнагидродинамическим потерям напора натрение при движении потока между преобразователями давления. Влияние последних двух составляющих на показаниявторичного прибора компенсируется засчет соответствующего выбора соотношения высот установки преобразователей давления восходящей и нисходящейветвей относительно преобразователядавления горизонтальной ветви и засчет того, что преобразователи давления восходящей и нисходящей ветвейтрубы гидравлически равноудалены отпреобразователя давления горизонтальной ветви.При определении плотности жидких 20 сред с твердыми включениями в восходящую ветвь 2 П-образной трубы 1, установленную вертикально, непрерывноподают исследуемую жидкость. Преобразователи давления восходящей инисходящей ветвей трубы расположеныотносительно преобразователя давления горизонтальной ветви на расстояниях, удовлетворяющих соотношению Н В - Нй . Ч ч ) (Ч ц+ Ч - Ч) . Ч " (ЧЧе Ч)Вгде Н - расстояние жо вертикали между преобразователями давления установленными на восходящей и горизонтальной ветвях;НН - расстояние по вертикали между преобразователями давле1325328 Р Р Ч 9 Р ния, установленными на нисходящей и горизонтальнойветвях;е кЧ, Ч - скорости движения жидкой фазы в восходящей и нисходящейветвях соответственно;Чр - средняя скорость оседаниячастиц твердой фазы в неподвижной жидкой среде;Ч - скорость потока на входе вП-образную трубуВ этой ветви жидкая фаза потока движется со скоростью Ч, а твердаяев е фаза - со скоростью Ч т = Ч- Чц, 15 где Чц - средняя скорость оседания частиц твердой фазы в неподвижной жидкой фазе. В результате этого в восходящей ветви 2 происходит увеличение средней плотности потока Р по срав нению с его плотностью е на входе в П-образную трубу 1 на д Ре+ РВ восходящей ветви 2 скорость движения в жидкой фазе Ч возрастает а 2 бХ вскорость движения твердой фазы Ч г падает относительно скорости потока У на входе в плотномер, что обусловлено оседанием частиц твердой фазы и перераспределением скоростей фаз. В нис- З 0 ходящей ветви 4 жидкая фаза движетсяисо скоростью Ч, а твердая - со скоростью Ч = Ч- Чц, вследствие чегонв нисходящей ветви 4 происходит уменьшение средней плотности потока р" по .З 5 сравнению с его плотностью р на входе в П-образную трубу 1 на ВРН 40В нисходящей ветви 4 скорость движения жидкой фазы Ч падает, а скойрость движения твердой фазы Ч ц возрастает относительно скорости потока на входе в плотномер, что обусловлено 45 оседанием частиц твердой, фазы и перераспределением скоростей фаз. Преобразователи 5 и 7 давления расположены на восходящей 2 и нисходящей 4 ветвях П-образной трубы 1 соответственно на 50ерасстояниях Н и Н " по вертикали относительно преобразователя 6 давления, установленного на горизонтальной ветви труби, Цифманометр 8 измеряет перепад давления между преобраэовате лями 5 и б, а дифманометр 9 - между преобразователями 7 и 6. Дифманометры 8 и 9 преобразуют измеренные перепады давления в пропорциональные сигпалы. Выходные сигналы дифманометров 8 и 9 складываются во вторичном приборе 10.При определении плотности жидкости жидких сред с газовыми включениями плотномер работает следующим образом.Преобразователи давления восходящей и нисходящей ветвей трубы гидравлически равноудалены от преобразователя давления горизонтальной ветви трубы и расположены относительно него на расстояниях, удовлетворяющих соотношению.е и (Ч% + Ч)(Че- Ч". + Ч) (Ч" - Ч,)(Ч,+ Че- Ч) ф где Ч - средняя скорость всплыванияегазовых пузырьков в неподвижной жидкой среде. В восходящую ветвь 2 П-образной трубы 1, установленной вертикально, непрерывно подается исследуемая жидкость с газовыми включениями. В этой ветви жидкая фаза потока движется соескоростью Ч, а газовая фаза - со скоростью Че = Ч+ Че, где Чеесредняя скорость всплывания газовых пузырьков в неподвижной жидкой фазе. В восходящей ветви 2 происходит увев личение средней плотности потока по сравнению с его плотностью р на входе в П-образную трубу 1 на Д эа счет всплывания газовых пузырьков и уноса их в горизонтальную ветвь 3 В восходящей ветви 2 скорость движения жидкой фазы Ч падает, а скоерость движения газовой фазы Ч возе растает по сравнению со скоростью потока Ч на входе в плотномер, что обусловлено всплыванием газовых пузырьков с последующим уносом их в горизонтальную ветвь 3. В нисходящей ветви 4 жидкая фаза движется со скокростью Ч, а газовая фаза - со скоростью Ч " Ч- Ч, вследствие чего в нисходящей ветви 4 происходит уменьшение средней плотности потока " по сравнению с его плотностью Р на входе в П-образную трубу 1 на еРф В нисходящей ветви 4 скорость движения жидкой фазы Ч возрастает, а28 вгде Н Ч - средняя скорость всплывания газовых пузырьков в неподвижной жидкой фазе. где Составитель В. Алексеев Техред Л, СердюковаКорректор В Бутяга Редактор А, Ворович Заказ 3042/37 Тираж 776 Подписное ВНИИ 11 И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие,гужгород,ул.Проектная,4 5 13253 скорость движения газовой Фазы Ч, падает по сравнению со скоростью потока Ч на входе в плотномер, что обуслов- лено всплыванием газовых пузырьков с уменьшением последующего уноса их на выход плотномера.Преобразователи 5 и 7 давления расположены на восходящей 2 и нисходящей 4 ветвях П-образной трубы соответственно на расстояниях Н и 10 нН по вертикали относительно преобразователя давления 6, установленного на горизонтальной ветви трубы. Дифманометр 8 измеряет перепад давления между преобразователями 5 и б, а 15 дифманометр 9 - межцу преобразователями 7 и б, Цифманометры 8 и 9 преобразуют измеренные перепады давления в пропорциональные сигналы.Выходные сигналы дифманометров 8 20 и 9 складываются во вторичном приборе 10.При изготовлении плотномера первоначально устанавливают преобразователь 7 давления, максимально исполь зуя длину нисходящей ветви 4, на расстоянии Н от горизонтальной ветви 3. Затем устанавливают преобразователь 5 давления на расстоянии Н от горизонтальной ветви 3. В последнюю 30 очередь определяют место установки преобразователя б давления,Формула изобретения351. Плотномер для жидких сред, содержащий проточную емкость в виде П- образной трубы, три преобразователя давления, установленные на каждой из ветвей трубы, и два дифманометра, каждый из которых соединен с вторичным прибором, с преобразователем, установленным на горизонтальной ветви, и с преобразователем, установленным на вертикальной ветви, о т л и ч а ю - 45 щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения плотности жидких сред, преобразователи давления,установленные на вертикальных - восходящей и нисходящей ветвях трубы, гидравлически равноудалены от преобразователя давления, установленного на горизонтальной ветви трубы.2. Плотномер по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения плотности жидких сред, содержащих твердые включения, преобразователи давления установлены на вертикальных ветвях таким образом, что выполнено условиеНв н (Ч к - Чч) (Ч - Ч- Ч)(ч"., + ч)(ч- ч+ ч)ф расстояние (по вертикали)между преобразователями давления, установленными навосходящей и горизонтальнойветвях;расстояние (по вертикали)между преобразователями дав"ления, установленными на нисходящей и горизонтальной ветвях;скорости движения жидкой фазыв восходящей и нисходящей ветвях соответственно;скорость потока на входе в Побразную трубу;средняя скорость оседания частиц твердой фазы в неподвижной жидкой фазе,3, Плотномер по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения плотности жидких сред, содержащих газовые включе-. ния, преобразователи давления установлены на вертикальных ветвях таким образом, что выполнено условиеь н (ч + чо)(чв - ч + ч)Н НЮ