Способ определения расхода газа и устройство для его осуществления

,А ГА- СТВГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРВТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОО ЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕ ЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных технологических процессах, где требуется контроль расхода газа. Цель изобретения - повышение точности, В точке А потока вводят с помощью блока 1 ввода вещества и формирователя 5 диффундирующее вещество. Ниже по потоку в точке 8 установлен датчик 2 измерения парциальногодавления, выполненный в виде твердозлектролитной ячейки (ТЭЯ), выход которой через блок 3 регистрации и логический блок 4 соединен обратной связью с формирователем 5. Введенное блоком 1 в точке А количество газа размешивается и транспортируется газом- носителем до точки В, где происходит повышение парциэльного давления до величины Ра+ ЬР, где РФ - фотоновое давление газа; Л Р - превышение давления в диффундирующем веществе. Причем чем больше расход газа, тем в большем количестве газа размешивается постоянно поступающее диффундиру)ощее вещество и тем самым меньше будет величина ЛР. При выходе парциального давления в точке В на новое стационарное значение ("ф + ЛР) логический блок 4 выдает новое значение стационарного давления для прекращения формирования калиброванного потока диффундирующего вещества вформирователь 5. По величине измеренного парциального давления судят о расходе газа. Для химически чистых потоков газа возможен альтернативный вариант способа, когда из потока выводится в точке А определенное количество газа, а в точке В измеряется понижение парциального давления. 2 с.п. ф-лы, 3 ил,Изобретение относится к измерительной гехникР и мож 8 т быль использовано Б хроматографии, системах создания газовых калиброваннь 3 х потоков и д, :у;иханалитичес 3(33 х и технологических процессах., где требуется контроль расхода аза,Целью изобретенля являспся повышение точности,Ба фиг, 1 представлена схема устройства, реализующего спосо); на фиг, 2 - временная зависимо.ть В вес(ения потока дифундирующего вещества в гчке А; на фиг. 3 - временная зависимо".,ть изменения парциальнОГО ДавлениЯ В точке В.Усгрой 3 стВО для Определ(ния рас 3(одо 3"аза сОДержит блОк 1 ВВОда веЩР",тВа установленный в газовом тракте и Выполненный В виде твердоэлектролитной ячейки (ТЗР) для поДачи Газообразу(ощей грис 3 Рси. Датчик 2 измерения П 3 арциаль 33 ога давления газообраЗующей ПРИМЕСИ, раСПО 1 РЖ 833 ИЬЗЙ В ГсЗЗОВО 34 тракте за блоком 1 ввода вещества по направ. Л 83(ию пОтОка Газа, б.3 ок Э ре(3/стра(ии парци- альнОГО давления ГВЗООЬразу ОщРЙ прюч 3 ес 33, логический блок 4, форм 31)ователь 5 калиброванного пот(3 ка газсоб 1)азу(ощей примеси и бло 3; 6 обраоо(к 3 л и вь 3 д.,/3 И 333 форм,",33 иф 3 хОД Датчика 2 изм 8 рени 5;с 1 циаеЬьГ(3 Давления газоб 1)азую 38373 приме" и через блок Э регис 33 ации парцивльнОГО давл 83.3 ия ГазоРсРВЗЗЛО(ЦЕИ ПРИМЕСИ ПОДКЛЮс 3(.Н К ВХОД. ГОП- ческого беока 4 Вьогоды оторого соди(че 333, СООТВ 8 ТСТВВННО С ВХСЗДО 4 :с 3 М 3 с 3)(вате(53,З 3(- либ(юВс 3 нногО Г 3 ото 3 а Гс 3 зо(3:3)аз;)(3.ел лр МЕСИ И (3 дйл,3 ИЗ ВХОДОВ блОКс 3 О ОбВЪ:.ТКЛ и Вь(дачи ин(33 о)ма 3(ии: (3 ругс 3 3 хд после.:" ь 38 ГО подкл 30 чен 3( бло 3(г 1 =ВОда 83.;эства,Устройство работ(3 э(;:,ледугс(д(3 М обре 3- зом,1 усть Е 31 - расход Газа- оителя В (азово 3 ) рак(8 В точк 3 А ( 33(3 мо(3 ы да Гчика измерения парциального давления, азос бр(3- зуюьцей Г 3 риИеси измер 313 ОТ фоновое з 3(аченг(; Определенной примеси в газе-носи ге(38, зтО ЗНВЧВНИЕ ГЮСтуПВЕ.Г В ГЗЛОК З 1)с 3(с(,р 3"ацИИ 33 ВРЦИВЛЬНОГО Дав 3833 И 53 И .а сеЕ Б ЛО 3 И "3 ский бРОк 4, пОзволЯк)ГЦий сэвенк(вс(гь ГЗРВДЫДУЩИ 8 ЗнсЧЕНИЯ С ПОСЛВДУЗОЩИМИ, ПОСЛЕ того как логическ 3 ий блок 4 фиксирует вь 3 ход на стационарное значение фонового давл э- ниЯ Рф Опр 8 Д 8 л 8 нной п 3)имеси, Оно Выдвгет величину зто(ю значения на блок 6 обработки и выдачи информации и импульс у(3 равления в формирователь 5 калиброванного потока определяемой Г 3 римеси Д, . Отор 3,3 й Вводится блоком ", ввода вещества в точке В В лоток газа-носителя,Введенное бло 3(ом 1 В )очке А к( (3;,чет- ВО Газа разМешиваетс(3 и 1 3 с 3 нспо 11 тирует 3Я газом-носителем,ес точки В, где лроисход 3(3 т повышение парциального давления до величины Рф+ ЬР, причем чем больше расход газа, тем в большем количестве газа размешивается постоянно поступающее количе ство газа (диффундирующее вещество) и темсамым меньше величины ЛР, При выходе парциального давления в точке В на новое стационарное значение,Рф + ЛР) логический блок 4 выдает новое значение стационарного 1 о,цавления для прекращения формированиякалиброванного потока в формирователь 5.Затем процес,с измерения повторяется, Определяя величину Л Р и зная калиброванный поток О, приведший к увеличению пар циального давления по формуле3=-,-С, Е 1)КТОпределя(от расход газа, где С =20 газсвая постоянная; Т - гемпература; М - .молекулярная масса вводимого газа 1 газообразующей и римеси).На фиг, 2 приведена временная зависимость введе:,ИЯ газообразующей примеси в 25 точке А, Гс оси абсцисс отложено время, пооси с рдинат - количество газообразной при,38 си, в единицу времени вводимой в точке Л, Мом 8 нт Времени, Обозначеннь;Й;з, соответствует началу ВВВДениЯ калибр 30 ванного поЗГ 3 тока С 1 ст, м)(с(83(т времени Ь - окончан 3 лювведения потока, Величина времени е 3(1 равняется Г(родолжител ности ВВедениЯ ГазообазуР.цей и,)имеси.1-1 а фиг, 3 представлена временная зави симость изменения парциального давлениявводимой газаобразующей примеси в точка В.По оси абсцисс Время, по оси Ординат парциальное давг 3 ени:, Момен( времени Ь на этом Графике соответствует выходу на фоновое зна ение Р.В токе инертного газа после того. какпрекрашается введение калиброаанно(о потока. Вре 33 я Ь соответствует моменту Выхода на новое стационарное значение парциального давления Рф + 33 Р, полученное В 45 резуль 3 ате введения каг 3 иброванного потока газообразующей примеси в точке А, Значения моментов времени Ь, и Тэ одинаковы на фиг, 2 и 3 и определяются с помощью логическогс блска 4, Используя два значения 5 О стационарного давления, находят величинуЛР, обусловленную введением калиброванного потока Р 3, и подставляя в формулу,1), находят расход газа.Способ осушествляют следующим обО 5 разом.Проводят Определение расхода аргонапри проведении хроматографических исследований, Введениепериодического калиброванного потока кислорода осуществляютс помощью ТЗЯ, Измерения парциальногодавления кислорода также осуществляют спомощью ТЗЯ по формуле НернстаЙТ Ро4 Р . Ро 2(2)где Р, - парциальное давление кислорода ватмосфере, Ро = 0,21 атм; Ро 2- парциальноедавление кислорода в инертном газе:, Я -газовая постоянная; Т - температура; Р -ВТчисло Фарадея. Обозначим 4 Р = К, для наших температур К = 2,15 х 10 В, ОбозначимРочерез Еф = КЬ - (3) величину фоновой ЭДС15на ячейке, работающей в потенциометрическом режиме. При постоянном расходе измерения Еф равна 0,1703 В.Используя формулу(3), определяют знаЕ(рчение Рф = Рое ", (4) которое для измерен 20ной величины Еф = 0,1703 В составляетРф = 7,6 х 10 атм.Вводят поток кислорода с помощьюТЭЯ, причем количество вводимого кислорода определяют по формуле0.=810г/с,где- ток, А.Для=4,1 10 0=3,3 10 г/с.Обозначают Едоз = КЬ -Ро(5) 30РфВеличину ЭДС получают после введениядозированного потока кислорода с помощьюТЭЯ, где пРф =. Рдоз-величина нормальногодавления кислорода после введения дозированного потока кислорода.Для 0 =3,310 гс Едоз = 0,1052,Обозначают ЬЕ = Едоз Еф. Из формул=-20,6. Зная величину и, можно найтиЬР = пРф - Рф = Рф(п - 1), (7)В данном случае Р = 1,5 10 атм, Подставля 1 (4) и (6) в фомулу (1), находят расходгаза в случае использования ТЭЯ по формуле (7)И - х 10 м /с (8) 50Ро е(е- 1) где значения напряжения подставляются в вольтах, а значения тока в амперах, Для данного примера И/= 0,58 см /с.3Возможен также альтернативный вариант реализации способа, при котором в поток не вводят диффундирующее вещество, а наоборот выводят из него рабочее вещество с последующим измерением парциального давления ниже по потоку.Применение альтернативного способа перспективно в химически чистых потоках газа, загрязнение которых посторонним диффундирующим недопустимо.Формула изобретения 1, Способ определения расхода газа, заключающийся в локальном введении в поток диффундирующего вещества и измерении параметра диффундирующего вещества в точке, расположенной ниже по потоку, по которому судят о расходе газа, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, проводят непрерывное измерение парциального давления диффундирующего вещества, и ричем введение вещества прекращают при достижении парциальным давлением своего максимального значения и вновь начинают при достижении парциальным давлением минимального значения,2. Устройство для определения расхода газа. содержащее блок ввода диффундирующего вещества с формирователем калибровочного потока, датчик измерения параметра дифф ндирующего вещества, расположенный ниже по потоку, и блок регистрации, причем выход датчика соединен с входом блока. регистрации, а первый выход формирователя - с входом блока ввода диффундирующего вещества, отл и ч а ю щ ее ся тем, что оно дополнительно содержит логический блок и блок обработки и выдачи информации, поичем вход логического блока соединен с выходом блока регистрации, первый выход логического блока подключен к управляющему входу формирователя калибровочного потока, а второй - к первому входу блока обработки и выдачи информации, второй вход которого соединен с выходом формирователя, при этом датчик иэ лерения параметра диффундирующего вещества выполнен в виде твердоэлектролитной ячейки," е эктор А, МОтыль Производственно-издательский комсинат "Пагент, г, Ужгород, ул,Гагаоинэ, 01 Заказ 429 б Тирэгк ПодйисноеВЧИИПИ Государственного кзмигеэ га изобретенилм и открытиям при ГКтТ СССР