Способ измерения газосодержания газожидкостного слоя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК е ггг 1 м 5/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕ"ГВЗЬСТВУ секюве.й жид- Е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБ КтЕНИЙ И ОТЕ Цтий(561 1. Сабаний В.А, и др. Установки для градуировки преобразователей газосодержания.-фИзмерительная техника", 1976, Р 12, с. 33.2. Там же, с. 34 (прототип ),(541(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОГО СЛОЯ, заключаюшийся в том, что через изме" рительную кювету непрерывно при пос тоянных расходах пропускают потоки жидкости и газа с созданием газо-, жидкостного слоя и определяют газо- содержание, о т,л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, измерительную кювету взвешивают, изменяют высоту га зожидкостного слоя и вновь взвешива ют, а газосодержание определяют по формулеМщ 5 дЮгде а М - разность масс измерительной кюветы с газожид- костным слоем, до и после изменения высотыпоследнего, кг,Р - плотность рабочей жидкости, кг/м;Я - плошадь поперечногочения измерительнойты мЬН -разность высот газокостного слоя в измерительной кювете, м.40 Изобретение относится к метроло-, гическому обеспечению аналитического приборостроения, а именно к вопро" сам градуировки и поверки приборов для измерения газосодержания газожчдкостных слоев, который используются для реализации ряда техноло гических процессов в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей, металлургической и микробиологической отраслях. промышленности. 10Известен способ задания и измерения газосодержания, который заключается в создании гаэожидкостного слоя с заданным гаэосодержанием в замкнутой емкости стабильного 15 объема за счет вибрационного движения емкости с определенной частотой и амплитудой 1 . По этому способу определяют массу сосуда Мо, массу этого жесосуда, полностью заполненного жидкостью М;, с плотностью рх, и массу этого же,сосу" . да. М;, частично заполненного жидкостью, а величину гаэосодержания определяют по формуле Ми 1оп оНедостатками этого способа являются относительно низкая точность измерений гаэосодержания из-за искажения естественной структуры газо- З 0 жидкостного слоя, характерной для барботажных систем, необходимости использования добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ.1 к рабо" чей жидкости для возможности создания устойчивого газожидкостного слоя, неравномерности газожидкостного слоя в емкости, обусловленной инерционными и упругими свойствами гаэожидкостйого слоя, геометрией сосуда и первичйого преобразователя, затруднения при исследований и градуировке ряда преобразо-. вателей, обусловленные вибрационным движением емкости. 45За прототип принят способ измерения гаэосодержания газожидкостного слоя 2 3, заключающийся в создании газожидкостного слоя в вертикальном барботажном сосуде с переливом путем непрерывного пропус" кания через него постоянного расхо. да газа, в определении высоты га" зожидкостного слоя Но+ д Но 1, величины слоя монолитной жидкости Н и в расчете средней величины газосодержания для всего слоя по формуле. (Н +аК )-Но .оН, (Но+а Н )Модификация этого способа поэволяет определять среднее газосодержание для части газожидкостногослоя высотой 2 в этом же сосуде, В этом случае измеряют разность уровней ЬЬ монолитной едкости 65 в трубках перевернутого О -образного дифамометра, отбор давления в которые осуществляется из двух точек газожидкостного слоя, расположенных на расстоянии 2 друг от друга, по вертикали а величину газо- содержания рассчитывают по формулеЧ2 й2Недостатком этого способа является относительная сложность и невозможность точного. определения величины газожидкостного слоядНнад уровнем,переливной кромки 9 о , а так же величин Н и дЪ вследствие их колебания.Для того, чтобы .ошибка измерения Чн и У укладывалась.в приемлемые пределы, приходится увеличивать величины Но и Е , что влечет за собой увеличение градиента газосодержа" ния по высоте слоя или его части изза изменения гидростатического давления, а также, увеличение случай.ных флуктуаций величины газосодержания во времени вследствие увели-. чения масштаба турбулентных вихрей.Цель изобретения - повышение точности измерения при сохранении естественной структуры барботажного газожидкостного слоя.Поставленная цель достигается тем, что измерительную кювету взвешивают, изменяют высоту газожидкостного слоя и вновь взвешивают, а газосодвржание определяют по формуле,бМРш 5 аНгде ДМ- разность масс гаэожидкостного слоя в измерительнойкювете при двух высотахрасположения диспергатора,кг- плотность жидкости, кг/м,5 - площадь поперечного сечения кюветы, мдН - разность высот расположения диспергатора в измерительной кювете, м.На фиг. 1 изображена схема установки для измерения газосодержания, на фиг. 2 и 3 - стадии измерения газосодержания.Измерительная кювета 1 (фиг. 1) имеющая проточный 2 и барботажный 3 каналы, сообщающиеся между собой в нижней части, установленные на грузовую площадку 4 весов 5. Верхняя часть барботажного канала заканчивается переливной чашкой б со слйвной трубкой 7, расположеннойнад воронкой 8.В барботажном канале расположен диспергатор газа 9, а в проточный канал введена трубка 10 подпитки рабочей жидкости.1060989 Предлагаемый способ измерения осуществляется следующим образом.Диспергатор газа 9 устанавливается в измерительной кювете в ниж-. нее положение фиг. 2), через дис- . пергатор пропускают постоянный расход газа О г, создающий в бар" ботажном канале устойчивый газожидкостный слой с газосодержанием Ч Через трубку подпитки 10 в проточ" ный канал непрерывно подается рабо- чая жидкость с постоянным расходом 6 , Рабочая жидкость с расходом 6 Ш непрерывно проходит через про" точный 2 и барботажный 3 каналы и, через переливную чашку 6 и сливную трубку 7 сливается в воронку .8. Измерительная кювета с газожидкостным слоем высотой Ни высотой мон- литной жидкости Н 2 взвешивается при непрерывной подаче установленных расходов жидкости 8 и газа й.затем диспергатор перемещается в иэ" мерительной кювете на величину бй ( фиг. 3 ) порядка 0,1-0,2 начальной-. высоты барботажного слая и при тех же неизменных значениях Ии 6 , . а следовательно и Ч осуществляется второе взвешивание измерительной кюветы с газожидкостным слоем К и высотой монолитной жидкости Н 4 Величина М определяется по формулеЛМР ш Б й Н ( 1.)Справедливость формулы (1) подтверждается следующими выкладками. Для ситуаций, изображенных на фиг.2 и фиг. 3, при условиях, что 645, Йгд Яг, айй 0,3 Н,средние величины газосодержания равны Ч: :рВ этом случае справедливоН - Н Нз-Н 4Р2 Х(Й)НзПокажем, что из (2) следуетД 8Ч ф - (э)ЛИь( Расход жидкости,г/ч Серия измере.- ния Измерение всерии аэностьмасс при еремещениидисперга ора на МасСа рабочих грузов на чаш ке с кюветой,Раеходгаз.адмз/чГазосодер-, жание на пузырьковом участке гаэо- жидкостного слоя(ф ижнее оложе ие ди.б 468 13 10,2 9,9 472 470 б 4 0 3 06 72,3 9 На фиг. 2 и фиг, 3 видно, что действительно Й 4 2 Н 2 4 Н 1 Н 41 Э 5 С другой стороны из (2 ) следует: Н Н 1 Ч) и:И (4-% откуда Н -Н,-( -Н (1- ); =1 4р НЭ . ф Н-Н 4 ННо величина йЬ представляет собой ,изменение величины уровня монолитной жидкости в измерительной кювете, вызванной изменением глубины, погружения диспергатора на величину аН . Величина ДЭ связана с изменением массы измерительной коветы е газожидкостным слоем а Я, плотностью рабочей жидкостии площадью поперечного сечения 5 кюветы 20 выражением, 1, 4 МР 9 откуда, подставляя в, (3 )получимдмр 55 Н 25 Примеры реализации способа на уста-. новке испытаны на системе вода-воздух.Измерительная кювета имеет проточный и измерительный каналы общейплощадью 217 смр, вертикальное пе- ЗО ремещение диспергатора осуществля" ется с помощью калиброванной вставки длиной 6,2 см, плотность воды при 20-21 ОС соотавляет 0,998 г/смз;.Че-. рез кювету пропускаются расходы жид, костии Я и газ а Й г, приведенные в таблице и осуществляется взвешивание кюветы на весах ВЛТ-3 третьего класса точности. Величина М раз"ности масс кюветы с газожидкостным ,слоем при первом и втором положе ниях диспергатора определяется методом замещения (те. путем взвешивания на одном плече весов ), величина газосодержания определяется ле ФериулеамРеэулэтати иэиереииэ и раечетоэпо формуле приведены в таблице. Вийе е 4 еющщтЩМасса рабочихгрузов на чашке с кюветой,г Измерениев серии Расходжидкости,г/ч Серия изме- рения РасходгазадмЗ нижнееположение диспергатора,м 607 469 604 470 605 469 604 470 604 .469 602 470 132% 9,8 9,9 134 10,1 136 1 З 4 9,9 135 10,0 10 132 9,8 8000 447 251 бго 196 14,6 14,7 253 198199 453 254 14,8 252 8000 620 15,0 457 260 197 14,6 261 14,8 14,9 200 260 462 202 15,0 460 14,8 261 10 257 202 15,0 442 137, 447 135.444 134 440 135 8000 1 З 00 З 05 22,7 312 23,2 З 10 23,0 З 05 22, 7. г 2,4 445 З 01 447 140 З 07 22,8 445 з 05 22,7 452 З 10 2 З,0 449 147. З 02 22,4 146 10 451 З 0 З 22,7 1060989 верхнееположение диспергатора,м Разностьмасс приперемещениидиспергаторана величинуЬй,гаэо содержацее на пузырьковом участке газо- жидкостного слоя (иго едакто Тираж 973 Подпидарственного комитета СССРизобретений и открытийа, 3-35, Раушская наб д,аказ 10029/44 ВНИ и 11303/5 филиал ППП фПатентф, г. ужгород, ул. Проектная Использование данного способа позволит создать установки для исследования градуировки и поверки измерителей газосодержания газожидкостных слоев повышенной точности с, нормированными метрологическими.характеристиками при сохранении естествен-. ной структуры газожидкостногослоя,В результате исследований было,установлено, что точность измеренияпо данному способу повысилась; ос.5 новная погрешность макета в большейчасти диапазона измерения не превысила 1,5 против 2,И у прототипа,