Устройство для измерения газосодержания газожидкостных потоков

)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСДНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(71) Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения(56) Бурдуков А.П, Диагностика основных турбулентных характеристик двухфазных потоков. - Прикладная механика и техническая физика, 1979, М 4, с.70-71.Шендеров Л.З., Лебедев.А,П. Измерение локальных характеристик движения газа в двухфазном потоке. - Измерительная техника, 1981, М. 12, с,55-57.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЪХ ПОТОКОВ(57) Изобретение относится к измерению гидродинамических параметров гаэожидкостных потоков в химико-технологической,Изобретение относится к области измерения газосодержания газожидкостных потоков в химико-технологической, металлургической, пищевой и других областях науки и техники при исследовании гидродинамики процессов, протекающих в многофазных потоках в соответствующих типах технологического оборудования и сооружений, например, в процессах глубинного культивирования микроорганизмов в ферментаторах.Целью изобретения является повышение точности измерения гаэосодержания газожидкостных потоков,На фиг.1 показана функциональная блок-схема устройства для измерения гаэосодержания газожидкостных потоков; на О 1679339 металлургической, пищевой и других отраслях промышленности, например в процессах культивирования микроорганизмов в ферментаторах. Цель изобретения - повышение точности измерения, Точечный электрод(ТЭ) питают напряжением постоянного тока и стабилизируют значение силы тока питания, постоянно определяют текущее значение напряжения на нем при нахождении его в жидкой фазе. Задают два различных по значению приращения пороговых напряжений и, суммируя каждое значение этих приращений с текущим значением напряжения на ТЭ, получают два текущих значения пороговых напряжений, которые затем сравнивают с текущим значением падения напряжения на ТЭ, Определяют измеренное газосодержание, соответствующее каждому значению порогового напряжения, и рассчитывают действительное значение газосодержания по математической зависимости, 5 ил. фиг.2 - последовательность импульсов напряжения на точечном электроде; на фиг.3 и 4 - последовательность прямоугольных импульсов, формируемых с помощью данного устройства; на фиг.5 - импульс напряжения на точечном электроде, который формируется с помощью устройства при питании точечного электрода напряжением постоянного тока со стабилизированным значением силы тока (указаны также задаваемые приращения пороговых напряжений (Л 01 и Ж 32); текущие значения пороговых напряжений (Оп 1 и Оп 2), а также элементы импульса, необходимые для вывода формулы действительного значения газосодержания, измеряемого устройством).Устройство для измера 11 ия газосодержания (фиг.1) имеет последовательно соединенные источник 1 питания постоянного тока со стабилизированным значением силы тока, сгпротинлецие 2 нагрузки, точечный и опорный электроды 3 и 4 соответственно, а также блОк 5.измерец 1 Л 51 текущего значения цапрякения ца точечном электроде 3, находящемся о жидкой фазе, К выходу блока 5 подкл 1 очены дне параллельнь 1 е ветви блоков, состоящих из блоков 6 и 7 суммирования, блоков 8 и 9 сравнения, блоков 10 и 11 формирования прямоугольных импульсов, блоков 12 и 13 измерения гаэосодержания, нь 1 ходы которых подключены на входы блока 14 арифметических операций, подкл 1 о 1 еццсго своим выходом ца вход указателя 15 значения газосодер:кания.Б состав указанных ветвей входят два блока 16 и 17 задания приращений порогооых напряжений, выходы которых подклю 1 аны на входь 1 блоков 6 и 7 суммирования и игопЫ бЛОКа 14 арИфМЕтИЧЕСКИХ ОПЕраций, при этом вход блока 5 измерения текущего значения напряжения включен параллельно входам блоков 8 и 9 сравнения,Устройство работает следу 1 ощим обраЗ 01 1,В исследуемый газожидкостцый поток пол 1 ещен точечный электрод 3, питаемый от источника 1 постоянного напрякения, обеспечивающего стабильное з 11 ачецие силь 1 тока 1 питац 1 ля элек.грода 3, В качестве опорного электрода 4 может быть использозаца стенка аппарата или трубопровода, о котором движется газокидкостнь 1 й поток. Текущее значе 11 ие напряжения О подается ца электрод 3 1 л Одновременно на три блока: блок 5 измерения цапрякения Ож, блоки 8 и 9 сравнения, Б блоке 5 непрерывно с малым временем осреднеция, порядка едициц секунд, Определяют текущее значение цапрякения О;, соответстоу 1 ощее цапрякеци 1 о на электроде 3 при нахождении его о жидкой фазе,Напряжение Ож с выхода блока 5 вводится непрерыоно в блоки 6 и 7 суммирова;Я, В блоках 16 и 11 (1101.1 иру 1 ОТСЯ и непрерывно вводятся в блоки 6 и 7 заданные значения приращений пороговых на- ПРЯКЕНИй ЛОп 1 И ЛОп 2 СООтВЕтСтВЕННО. В блоках 6 и 7 напряжения ЛОп 1 и ЙЬ 2 складываются с текущим значением Ож, формируются текущие значения пороговых напРЯжений Оп 1 и ОЛ 2 и цепРеРынно ввоДЯтся н блоки 8 и 9 сравнения, где с ними непрерывно сравнивается текущее значение напряжения О на электроде 3,5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 В периоды времени, когда напряжение на электроде 3 больше соотоетстну 1 ощсго тЕКущЕГО ПОрОГОНОГО цаПряКЕНИЯ Оп, В бЛО. ках 8 и 9 формируется управляющий сигнал, поступающий ца входы блоков 10 и 11 формирования прямоугольных импульсоо, Прямоугольные импульсы с выхода блоков 10 и 11 поступают на блоки 12 и 13 измерения газосодержания, где они суммиру 1 отся по длительности в течение заданного времени одного цикла измерения Т и полученные суммы Т 11 и , т 21 делятся на значение Т в соответствии с формулойр= тл(1)1=1где Т 1 - время пребывания точечного электрода в 1-м газоном пузырьке, с;Т - полное время измерения (оно должно быть достаточно большим по сравнению сТ 1), с;п - общее количество пузырей, наколовшихся на точечный электрод за время измерения Т,Вь 1 ходной сигнал с блоков б и 7, соответству 1 ощий измеренным значениям га:,осодержаний р 1 ио 2, поступает на вход блока 14 арифметических операций, в котором производятся вычисления по формуле (2) и формируется выходной сигнал, подаваемый на указатель 15 и соответству 1 ощий действительному значению газосодержа- НИЯ 1 РпР= ф 1 + (Р 1 - Р 2)/дд -- 1), (2) где р - действительное значение газосодержания в точке измерения, доля единицы;ЛОп 1 - ПЕРВОЕ ЗадаННОЕ ЗНаЧЕНИЕ ПрИ- ращения порогового напряжения, В,Л О,2 - второе заданное значение приращения порогового напряжения, В,, /Л О и 1 -1- ЛО п 2;111 - измеренное значение газосодержания н точке измерения, полученное при приращении порогового напряжения ЬОп 1 из соотношения 1 р = Т 11/Т, доли единицы,р 2 - измеренное. значение газосодержания в точке измерения, полученное при ПРИРаЩЕНИИ ПОРСГОВОГО НаПРЯжЕНИЯ йЗп 2 из соотношения р 2 = Т 21/Т, доли единицы.Как видно из фиг.2-5, форма импульсов напрякения на электроде 3 при питании его постоянным током стабильного значения в данном устройстве существенно отл 1 лчается от формы импульсов напряжения ца известном ТЭ.При питании электрода 3 постоянным током стабильного значения крутизна переднего фронта импульсов остается постоянной, а импульс имеет форму прямоугольного треугольника.Из схем, приведенных на фиг,2-5 следует, что при измерении действительного значения газосодержания в данном устройстве реализуется зависимость (2), а не (1). При этом существенно уменьшается погрешность измерения действительного значения газосодержания и влияние изменения проводимости жидкой фазы и сопротивления электрода 3 на значение погрешности.Формула изо ретения Устройство для измерения газосодержания газожидкостных потоков, содержащее источник питания постоянного тока, точечный и опорный электроды, ветвь блоков, содержащих блок задания порогового напряжения, блок сравнения, блок формирования прямоугольных импульсов, блок измерения газосодержания и указатель значения газосодержания, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве источника питания постоянного тока использован источник со стабилизированным значением силы тока,дополнительно в устройство введены блок измерения текущего значения напряжения на точечном электроде в жидкой фазе, блок суммирования, вторая ветвь блоков, включд ющая блоки суммирования, задания порогового напряжения, сравнения, формирования прямоугольных импул сов, измерения газо- содержания и блок арифметических опера-.ций, при этом вход блока измерения 10 текущего значения напряжения на точечномэлектроде в жидкой фазе включен параллельно входам блоков сравнения, а его выход соединен с входами блоков суммирования первой и второй ветвей блоков, включающих 15 блоки суммирования, задания приращенияпорогового напряжения, сравнения, формирования прямоугольных импульсов и измерения значения газосодержания, выходы блоков суммирования подключены на входы 20 блоков сравнения, выходы блоков заданияпорогового напряжения подключены на входы блоков суммирования и входы блока арифметических операций, выходы блоков измерения газосодержания подключены на 25 входы блока арифметических операций, авыход блока арифметических операций, - на вход указателя газосодержания,1679339 аФиа 4Составитель Ю.Клевко актор Н.Лазаренко Техред М.Моргенталорректор А.Осауленко Заказ 3208 Тираж 376 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород; ул.Гагарина, 101