Способ определения расхода жидкого кислорода

(5 ЦР 1 34 И 3 ОБРЕТЕБИ ОПИ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(73) Мезиков Аркадий Константинович(64) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДАЖИДКОГО КИСЛОРОДА(57) Использование: при измерении расхода жидких рабочих сред. Сущность изобретения: способ определения расхода жидкого кислорода заключается в формировании кольцевого слоя измеряемой жидкости на внутренней поверхности трубопровода и измерении перепада давления на местном сужении потока. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения расхода жидких рабочих сред,обладающих свойствами парамагнетиков,преимущественно. жидкого кислорода. 5Известен способ измерения расхода, основанный на зависимости от расхода перепада давления на местном сужении потока втрубопроводе, создаваемого различного рода устройствами, устанавливаемыми в трубопроводе,Данный способ используется также приизмерении расхода жидкостей - парамагнетиков, в том числе жидкого кислорода, И вэтом случае сужение потока измеряемой 15жидкости получают размещением в трубопроводе сужающего устройства (главным образам, диафрагмы),Наряду с известными преимуществамитакого способа измерения расхода жидкостей со свойСтвами парамагнетикое возни-,кают и проблемы, часть которыхсвойственна способу вне зависимости от измеряемых сред. Например, снижение технологичности, связанное с необходимостью 25нарушения целостности трубопровода дляразмещения в нем сужающего устройства,другая же часть проблем возникает от специфичности криогенной, жидкости - жидкого кислорода, Это связано с тем, что 30обеспечивающие сужение потока устройства, помещаемые в трубопровод на пути потока. подвергаются активному разрушениювследствие химического воздействия низкокипящей среды и термической усталости материала, связанной с многократнымзахолаживанием гидравлической части расходомера. Кроме того, необходимость использования в проточной частирасходомеров твердого искусственного сопротивления сопровождается возникновением опасности возгорания в жидкомкислороде конструкции расходомеров приударном воздействии на это сопротивлениечастиц окалины, сварочного грата и т,д, Если в технологических линиях, где необходимо непрерывное измерение расходакриопродукта, постоянное присутствие втрубопроводе искусственного сопротивления все же оправдано, то в тех производствах, где допускается периодическоеизмерение расхода, значительные потеринапора в особенности характеризуют недостатки известного способа,В патентуемом изобретении сужение 55потока осуществлено принципиально инымпутем и оно лишено перечисленных недостатков известного способа. Это достигается тем, что в известном способе измерениярасхода преимущественно жидкого кислорода, включающем измерение перепада. давления на местном сужении потока в трубопроводе и определение по его величине расхода, согласно изобретению. местное сужение потока создают с помощью неоднородного магнитного поля кольцевого магнита или соленоида, охватывающих трубопровод, отношение высоты которых к их внутреннему диаметру находится в пределах 0,1 - О,б образованием на внутренней поверхности трубопровода кольцевого слоя измеряемой жидкости, удерживаемого силой взаимодействия этой жидкости и неоднородного магнитного поля,На фиг. 1 показан вариант с использованием постоянного магнита; на фиг, 2 - вариант с использованием соленоида,Расходомер содержит участок трубопровода 1, выполненный из немагнитного материала, и датчик 2 перепада давления. Измеряемой средой расходомера является парамагнитная жидкость 3 - жидкий кислород, имеющий следующие параметры: относительная магнитная проницаемость ,и 2=1,0034; температура кипения Тк=90,188 К; температура плавления Тпл=54,4 К; плотность р= 1142 кг/м . Расходомер снабжен источником магнитного поля, который в первом варианте исполнения, показанном на фиг, 1, выполнен в виде постоянного кольцевого магнита 4, а во втором варианте, изображенном на фиг. 2 - в виде соленоида 5, размещенных на наружной поверхности участка трубопровода 1,Кольцевой магнит 4 и соленоид 5 имеют отношение высоты к внутреннему диаметру в пределах 0,1 - 0,5, что обеспечивает создание в их внутренней полости неоднородного магнитного поля, при которой радиальная составляющая индукции магнитного поля на внутренней поверхности немагнитного участка трубопровода 1 в плоскостях торцов кольцевого магнита 4 (соленоида 5) имеет максимальное значение противоположной1 полярности и равна нулю в середине высоты кольцевого магнита 4 (соленоида 5). При этом. пондеромоторная сила взаимодействия неоднородного магнитного поля и измеряемой жидкости парамагнетика 3 удерживает на внутренней поверхности не- магнитного участка трубопровода 1 в области, охваченной кольцевым магнитом 4 соленоидом 5), кольцевой слой 6 измеряемой жидкости 3, отношение высоты (протяженности) которого к внутреннему диаметру немагнитного участка трубопровода 1 также находится а пределах 0,1 - 0,5. Поддержание указанного отношения согласно Правилам 28-64 измерения расходажидкостей, газов и паров стандартными диафрагмами и соплами. Миэд-во стандартов, 1978, с 151, с. 35, 37 необходимо дляснижения необратимых потерь давления наместном сужении потока, представляющем 5собой цилиндрическое сопло,Постоянный магнйт 4 может быть изготовлен иэ редкоземельного. материала (3,Рг) Со, обладающего удельной магнитнойэнергией Ю, райной 200 кДж/м (Постоянные магниты. Справочник. Под ред. Ю. М.Пятина, М.: Энергия, 1980, 488, с, 380). Приэтом максимальное значение магнитной индукции Вг на внутренней поверхности трубопровода 1 может достигать 0,35 Тл, 15В качестве же соленоида 5 может бытьиспользован как обычный электромагнит,создающий магнитное поле с индукцией Вгдо 2 Тл. так и сверхпроводящий электромагнит, который при минимальных потерях 20энергии позволяет получить магнитное полес индукцией Вг, достигающей 15 Тл (УилсонМ. Сверхпроводящие магниты. М.; Мир;1985. с. 10, 14). В связи с созданием сверхпроводников с температурой сверхпроводящего перехода 92 К и выше (Карцев В. П.Магнит за три тысячелетия, М.: Энергоатомиздат, 1988, с, 88) для охлаждения сверхпроводящего соленоида 5 может бытьиспользована измеряемая среда 3.30Расходомер работает следующим образом,При движении измеряемой среды 3 поучастку трубопровода 1 на местном сужениипроточной части расходомера, представляющем собой кольцевой слой измеряемойсреды - парамагнитной жидкости 3, удерживаемый на внутренней поверхности трубопровода 1 силой взаимодействия полякольцевого магнита 4 или электромагнита 5 40с рабочей средой 3, образуется перепаддавления, поступающий на датчик 2 перепада давления. по показаниям которого определяется расход рабочей среды 3,При рабочих процессах, не требующих 45непрерывного измерения расхода, с цельюснижения потерь давления соленоид 5 обесточивается и в трубопроводе устраняется, местное сужение потока, создаваемое кольцевым слоем 6 измеряемой среды 3. 50Сужение потока сопровождается преобразованием части потенциалрной энергии потока в кинетическую. Поэтомустепень влияния параметрОв, характеризующих магнитные свойства измеряемой среды и неоднородное магнитное поле,создаваемое кольцевым магнитом или соленоидом, на движение парамагнитной жидкости в неоднородном магнитном поле, может быть оценена магнитным числом Эйлера Ноп, равным отношению плотностей магнитной и кинетичес,чй энергий или отношению магнитного давления к динамическому (Повх П. Л. Техническая гидромеханика. М, - Л,: Машиностроение, 1964, с. 420, 421), Магнитное число Эйлера Еоп 1 для магнитогидродинамических процессов, происходящих в предложенном способе измерения расхода, имеет вид щи ЬРмРД где ЬР - / оперепад дав-. ления, удерживаемый объемной магнитной силой, действующей со стороны неоднородного магнитного поля кольцевого магнита или соленоида на парамагнитную жидкость; р г - относительная магнитная проницаемость парамагнитной жидкости; Вг - максимальное значение радиальной составляющей индукции магнитного поля внутри кольцевого магнита или соленоида;-7 ,й о = 4 л 10 Гн/м - магнитная постоянная; Р д =р Ч о/2 - динамический напор пог ТОКЗ ЖИДКОСТИ;р - плотность жидкости; Чо - максимальная скорость двийения жидкости.Таким образом, при заданной скорости потока перепад давления Ь Р становится сравнимым с динамическим напором жидкости, что позволяет использовать постоянные кольцевые магниты с магнитной индукцией Вг; равной 0,35 Тл, для создания неоднородного магнитного поля при измерении расхода жидкого кислорода со скоростью потока порядка 0,7 м/с. В случае же использования соленоидов, создающих магнитные поля с индукцией Вг 2-15 Тл, область применения предложенного способа расширяется в сторону измерения расхода потоков жидкого кислорода со скоростями, значительно превышающими указанное значение. (56) Кремлевский П, П, Расходомеры и счетчики количества. Л.: Машиностроение, 1989, с.10, 11,2002209 СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОГО КИСЛОРОДА, включающий измерение перепада давления на местном сужении потока в трубопроводе, отличающийся тем, что местное сужение потока создают путем формирования кольцевого фР оставитель А.Мезиковехред М,Моргентал рректор Н,Милюко актор Т.Локшарева Подписное1130 производственно-издательский комбинат "Патен ород, ул.Гагарина Формула изобретения слоя измеряемой жидкости на внутренней поверхности трубопровода посредством магнитного поля охватывающего трубопровод кольцевого магнита или соленоида, от ношение высоты которого к еговнутреннему диаметру находится в пределах 0.1 - 0,5.