Способ определения влажности газовойсреды

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ и 842536 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид-вуГосудерстввннмй нвкит СССРнн делам нзобрвтени и откритнй.И. Ковтун, В.В. Рутковский, В.и В.С. Хвостенко 71) Заявител Институт черной металлургии Министерства черной металлургии СССР,54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВОЙСРЕДЫ еИзобретение относится к техничес- кой физике, и может быть использовано для определения влажности газа.Известен способ измерения влажности газа, основанный на сравнении теплопроводностей влажного насыщенного газа (эталона) и исследуемого,В этом способе предварительно градуируют нокаэываю:ций прибор пропуская через измерительную и сравнительную камеры вначале насыщенный гаэ, а затем через измерительную камеру подают сухой газ. Затем исследуемый газ пропускают через измерительную камеру, а этот же газ,.но увлажненный до полного насыщения, подают параллельно через камеру сравнения. Таким образом, исследуемый газ непрерывно сравнивается с эталоном - тем же .газом с относительной влажностью, равной 1007, и показания прибора будут находиться в линейной зависимости от парциального давления водяного пара Г 13 Основная погрешность в этот способе обусловлена появлением в газовой смеси примесей, сильно отличающихся по своей теплопроводности от исследуемого газа.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения влажности газовой среды, заключающийся в том, что анализируемую среду пропускают через капилляр, удаляют из нее конденсацией пары воды, оставшийся сухо газ пропускают через второй капилляр и с учетом параметров сухого газа судят о влажности анализируемой среды 21Указанный способ характеризуя н достаточной точностью определения влажности газа, которая может быть вызвана неточностью газового анализа исследуемого таза и определения перепадов давления газа на капиллярах. Кроме того, в известном способе отсутствует контроль достоверности842536 фпускают через змеевик 4 и капилляр2, где происходят потери давлениягаза, равные 2 вт 209 ТВ гд орость влажЪВ 3600 Рг ТО Ро сВ = Зонт . р 08 )0 Тв иРВ пад давлляреом 9. 3определения как влажности газа, так и анализа газа на компоненты при единичном измерении функциональных величин расходов влажного и сухого газов;5Цель изобретения - повышение точности определения влажности газовой среды.Поставленная цель достигается тем, что в способе определения влажности газовой среды, заключающемся в том, что анализируемую среду пропускают через капилляр, удаляют из нее конденсацией пары воды, оставший 4 ся сухой газ пропускают через второй капилляр и с учетом параметров сухЬ- го газа судят о влажности анализируемой среды, перед пропусканием через второй капилляр в сухой газ добавляют газ с удельным весом, равным удель-,о ному весу паров воды, и в количестве, равном количеству сконденсированных паров воды, определяют содержание компонентов в полученнои смеси и содержание тех же компонентов в анализируемой среде и аучетом полученных результатов судято влажности анализируемой среды.Этот способ повышает точность определения содержания паров воды ипозволяет контролировать не толькосодержание паров воды, но и достоверность анализа по другим компонентам исследуемого, газа,На чертеже схематически представлен возможный вариант устройства,реализующего способ.устройство содержит термостат фв котором помещены капилляры 2 и3 со змеевиками 4 и 5, в промежутке между которыми снаружи термоста"та установлен холодильник-конденсатор 6, влагоотделитель 7 и влагопоглотитель .8. Капилляры подсоединенык перепадометрам 9 и 1 О. Влажный4исследуемый газ к устройству подводится по линии 11, а сухой исследуемый газ отводится по линии 12. После влагопоглотителя линия сухого газа соединена через ротаметр 13 и регулировочный вентиль 14 с линией15 вводимого газа, а линия влажногоисследуемого газа соединена с линией16 тарировочного газа через регулировочный вентиль 17.Сущность способа заключается вследующем.Влажный исследуемый газ, подводимый к устройству по линии 1, проного газа, м/с - удельный весь, влажного газа,кгс/м,;- соответственнорасход и удельный вес влажного газа притемпературеТО=273 К иРо =760 мм рт. ст;температураи давление .влажного исследуемого газа;- ускорение свободного .падения, м/с,; - коэффициентсопротивлениякапилляра 2;площадь поперечного сечениякапилляра 2 м,Эти потери давления,(перения) влажного газа на капи регистрируются перепадоме Таким образом После охлаждения газа в холодильнике-конденсаторе 6, отделения влаги во влагопоглотителе 7 и поглощения ее остатка во влагопоглотителе 8 исследуемый, но уже сухой газ пропускают через капилляр 3, где потери давления будут равны2ДРс= 2(3)Ч с с где Ивв к скорость сухогоЪ О ср газа, м/с;о с- удельный вес гасРоза, кгс/м,1/ , у - соответственнорасход и удель5 842536 6ный вес сухого Процентное содержание паров водыгаза при темпе- равноратуре ТО 273 К чои давлении Ь о 9 +Ч," о .юо, (6)Р, =760 мм рт.ст- ускорение сво- где Ч о - расход паров воды, равныбодного падения, расходу вводимого газа,м/сек1нм /чФУ- коэффициент соп" Ч - расход сухого газа, нм /ротивления ка- . 10 Здесь неизвестен расход газа Чпилляра 3 который определяют следующим образо- площадь попереч- Если в исследуемый газ посленого сечения ка- влагопоглотителя 8 вводится другой.пилляра 3, м2газ, расход которого равен Ч Таким образом 15 ф с ЗЗЬаО ГЭ 2 Ц то Р С 4) Эти потери давления (перепад дав 20 ления) сухого газа на капилляре 3 регистрируются перепадомером 10.Если через капилляры 2 и 3 предварительно пропускают сухой газ, то при любом значении расхода этого газа, подводимого по линии 6 через регулировочный вентиль 17, но при условии, что температура газа на входе в капилляры 2 и 3 будет одна и та же, получают градуировочную пря- З 0 мую зависимостиР: Ю(дР)или Р = У(ьР )Ь) где ДРЪ и ЬР - потери давления газа на капиллярах 2 и 3 при пропускании через них тарировочного газа при температуре Тт и давлении Р , кгс/м.2.Зависимость 5 справедлива для любого сухого газа. Если же через40 эти капилляры пропускают исследуемый газ, то вследствие конденсации и поглощения паров воды (расход которых равен Чн ), будетизменяться расход исследуемого газа и его удельный45 вес. В этом случае нарушается зависимость (5), соответствующая условиям градуировки капилляра 2 и 3.Если после влагопоглотителя в сухой исследуемый газ ввести по линии50 15 гаэ, расход которого, измеряемый и контролируемый с помощью ротаметра 13, равен расходу поглощенных паров, . а удельный вес равен удельному весу паров воды, то вновь установится соответствие ДР = ГдР)для условий(55 градуировки.В дальнейшем поступают следующим образом. й ч.Н 20 о то он изменит концентрацию компонентов исследуемого газа.Пусть расходы компонентов исследуемого газа Ч (до места ввода1газа с удельным весом, равным удельному весу 3 р ) Тогда процентное со, содержание их" будет равноЧ. - б - "100 (7) Процентные содержания этих компонентов после смешения будут равныу- - -"о - во Ж "1. ,+Что Решая (7) и (8) относительно Ч иподставив его значение в (6), получим9 и - .Ь 1 оо . (9)110 цЕсли в исследуемом и вводимом газахсодержатся одинаковые компоненты,процентные содержания которых вовводимом газе равны Ч, то в этомслучае . Из 9 и 10 видно, что если проведен анализ. сухого газа во влажном газе на компоненты (он необходим), а затем анализ уже смешанного газа, то, подставляя значения Ч 1 и Ч в (9) и (10), можно сравнительно просто определить Ч 11 оНао и, кроме того, иметь двойной.контроль правильности определения влажности газа, а также контроль правиль- ности определения состава сухого исследуемого газа.П р и м е р 1. Пусть через капилляр 2 проходит влажный газ, расход компонентов которого равен соответственно: Ч о =3 ф 10 нм /ч842536 1 О 9Из соотношений значений Чн чН 20 ф определяемых по величине компонентов Ни 112 можно сделать вывод .фримеры 2 и 3) , что если Ч 2 уфно (ндО 1 , значит ошибка в газовом анализе иссле . дуемого сухого газа, а в противном случае наоборот, т.е. смеси.Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить влажность газа, О контролировать достоверность ее определения, а также точность определения состава сухого исследуемого газа во влажном. Причем в предлагаемом способе не требуется знания величин 15 расходов влажного, сухого и вводимого газа, так как дополнительный . ввод газа осуществлют в количестве, ,равном количеству поглощенных паров воды, до получения градуировочной 20 зависимости потерь давления на капиллярах 2 и 3.Для исключения влияния на точность определения содержания паров воды таких факторов, так температура, давление газа (избыточное и барометрическое) градуировку капилля" ров 2 и 3 осуществляют непосредственно перед пропуском через устройство влажного исследуемого газа. В этом ЗО случае можно считать что Т18 =Т:=Т иР =Р =РС т 8 с- т Формула изобретения Способ определения влажности газовой среды, заключающийся в том,что анализируемую среду пропускаютчерез капилляр, удаляют из нее конденсацией пары воды, оставшийся сухойгаз пропускают через второй капилляри с учетом параметров сухого газасудят о влажности анализируемойсреды, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиопределения, перед пропусканием черезвторой капилляр в сухой газ добавляютгаз с удельным весом, равным удельному весу паров воды, и в количестве,равном количеству сконденсированныхпаров воды, определяют содержаниекомпонентов в полученной смеси и содержание тех же компонентов в анализируемой среде и с учетом полученных результатов судят о влажностианализируемой среды,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Берлинер М.А. Электрическиеизмерения, автоматический контрольи регулирование влажности. М.Л.,"Энергия" ,19 О, с. 288-289.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2524436/18-25,13.09.77 (прототип),07 Подписноенного комтитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5