Устройство для измерения удельной электропроводности жидких сред

Союз Советских Социалистических Республик(51)М, КЛ. 6 01 й 27/02 Государственный комитет СССР по делам изобретенийи открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ЖИДКИХ СРЕД Изобретение относится к физико- химическому анализу, в частности к устройствам для измерения удельной электропроводности жидких растворов и расплавов, в том числе в их локальных объемах.Известны устройства для измерения удельной электропроводности электролита, в которых проверяемая электро- проводящая среда находится в емкости с известными геометрическими размерами. По длине емкости последовательно друг за другом располагаются электроды. На часть из них подается электрическое напряжение от источника. Из 15 меряя с помощью других электродов величину падения напряжения на участках цепи в растворе между токопроводящими .электродами и величину тока от источника, можно определить удель-. ную электропроводность жидкой среды.Наличие емкости с известными геометрическими размерами как одного из элементов устройств для измерения удельной электропроводности является обязательным .13.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения удельной электропроводности жидкости с помощью кондуктометри-. ческой ячейки. Кондуктометрическая ячейка представ,.яет собой емкость с жидкостью, в которую помещены расположеалые последовательно друг за другом четыре электрода, На два крайних подается напряжение от источника, а напряжение с двух средних поступает к измерительному прибору, Фиксируется ток, протекающий через крайные электроды Г 23 .Недостатком известного устройстваявляется узкая область его применения, так как часто возникает необходимость замера удельной электропроводности в отдельных элементарных объемах рабочей проверяемой жидкости непрерывно действующих агрегатов. Конструктивные особенности и размеры емкости, в которой находится жидкость, могут быть известны приближенно. В подобных случаях конструктивное воссоздание аналогичной емкости для помещения контрольной я;идкости, а значит и само использование известного устройства для измерения удельной электропроводности на отдельных элементарных объемах проверяемой жидкости является невозможным.На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства для измерения удель 4 ной электропроводности; на Фиг. 2структурная схема измерения; нафиг. 3 - геометрическая фигура, ограничивающая объем жидкости вблизиактивной части контрольного электрода, расположенного в одной плоскостис основными электродами; на фиг. 4геометрическая фигура, ограничивающая объем жидкости вблизи активнойчасти другого контрольного электрода,не расположенного на одной линии сосновными,Устройство работает следующим образом.Щуп 1 измерительной стороной 2опускается в изучаемую область объема60 жидкости 3 так, чтобы центр активнойчасти первого основного электрода 1(фиг, 1, 3 и 4) совпал с центром изучаемой области. Измеряются падениянапряжения между первым основным 165 (фиг. 3, 4) и каждым контрольным гМ 2 Пеах Кроме того при измерении этим устройством удельной электропроводности электрически неизоморфных жидких сред оказывается практически невозможным учет ответвлений тока в соседние слои контрольной жидкости, в которых она обладает другими свойствами, чем в данном изучаемом локальном объеме.Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых величин проводимости. Чрф О Ф От - (2-2) 11 1, - +П 1) ОРИ П:4 2 с.1 С - +1 -К;:Д 2 3 = ,Я,З - .йс 1 с 2 - Куб,.н удельная электропроВодность;ток через основные электроды;падение напряжения междупервым основным и контрольным электродомномер контрольного электрода;количество контрольных электродов;постоянный поправочный коэффициент, зависящий от конструкции щупа;натуральное положительноечисло;; - постоянные для данной конструкции щупа весовые коэффициенты;радиус 1-го основного электрода ГМЗ;радиус окружности, по которойрасположены контрольные электроды вокруг 1-го основногоэлектрода М);длина активных (открытых)частей основных электродовГм 1 Указанная цель достигается тем,что в устройстве, выполненном ввиде двух основных электродов,под ключенных к источнику напряжения,контрольных электродов, соединенныхс измерительной цепью, и регистратора. В измерительную цепь введенпереключатель, а контрольные электроды расположены радиально вокругодного из основных электродов.Удельная электропроводность находится по формуле5 ЗО При известных геометрических размерах щупа по этим данным можно определить и удельную электропроводность изучаемого объема жидкости.Контрольные электроды 5 (Фиг. 2) 40 равномерно распределяются по сфери" ческой поверхности с центром, совпадающим с центром шарообразной активности части первого основного электрода.Ток в пространстве между основны ми электродами 4 (фиг. 2) растекается неравномерно. Условно это пространство можно разбить на слои с постоянной в каждом слое плотностью тока. Она меняется от максимальной 50 в секторе контрольного щупа 1 до максимальной в секторе щупа (Фиг. 2) Если бы каждый слой представлял собой сектор, то сопротивления всех равных участков объема жидкости были бы 55 одинаковы й= В О 1,1Од3 К У де В ,Э - соответствеленив ток вкоторого ле о сопротивекторе,осьт между электродами 1 - 8 (фиг. 3 и 4,Л )путем переключения переключателяи измерения напряжения вольтметром,замеряется с помощью амперметра токчерез основные электроды, Удельнаяэлектропроводность жидкости в излучаемой области находится по формуле.П р и м е р. В изучаемой локальной области электропроводность жидкости постоянна. Для определенияудельной электропроводности необходимо знать падечие напряжения на изучаемом участке электрической цепи(объема жидкости), ток, протекающийчерез него, и его геометрическиеразмеры. Большинство трудностей воценке удельной электропроводности 5связано со сложностью замера тока,протекающего через изучаемый участок.При условии равенства удельнойэлектропроводности во всех частяхизучаемого локального объема жидкости больший ток через данную частьобъема вызывает на ней большое падение напряжения. Для равных частей,расположенных радиально относительно первого основного электрода, падение напряжения между первым основным и контрольными электродами пропорционально протекающим по нимтокам,Измеряя суммарный ток и падениянапряжений между первым основными контрольными электродами, можночерез отношения определить токи вовсех частях локального объема.первым основным и и-м контрольным элехтродом, х,= О3 . й : ООткуда к ка 1, то Далее, зная геометрические размеры,щупа, можно определить удельную . электропроводность локального объема. Однако реально слои с условно постоянными плотностями тока геометрически значительно отличаются друг от друга (фиг. 3 и 4), что связано с формой эквивалентных линий 1 (фиг.1) в пространстве между основными электродами 2 (фиг. 1). При расчете удельной электропроводности каждое падение напряжения О; берется с весовым козффициечтом, учитывающим размеры слоя, в котором находится 1-й контрольный электрод 3 (фиг.1).Так как большинство слоев яэляются шаровыми поясами, то в каждый шаровой пояс входят не один, а два контрольных электрода.Хотя плотность тока во всем таком шаровом поясе должна быть одинакова, нелинейность, неизоморфность окружающего пространства вызывает изменения плотности тока в поясе. При этом падения напряжения между первым основным и контрольными электродами, относящимися к одному шаровому поясу могут несколько отличаться друг от друга. Для повышения достоверности получаемой оценки удельной электропроводности изучаемого объема жидкости в формуле вместо одного паденияьнапряжения принимается полусумма двух падений напряжений, относящихся к данному шаровому слою. В общем случае активная часть первого основного электрода содержит кроме шарсобразной части и цилиндрический участок длиной Ь.Поэтому в формулах расчета весовых коэффициентов К, вводится дополнительный член, учитывающий влияние цилиндрической части основного электрода на показания приборов. Если электроды помещаются в неэлектродный каркас (фиг. 2), то практически тем самым из области измерения выпадает половина локального изучаемого объема жидкости и близких с ним областей. Сечение токопроводной жидкости уменьшается, что приводит к снижению тока через основные электроды.Это учтено в формуле расчета удельной электропроводности, Поправочный коэффициент в, зависящий от конструкции щупа, учитывает погрешности,вно симле контрольными электродами, нелинейности и допущения,857838в р азли чных системах ре гулирования и управления.Перед использованием устройства возможно экспериментальное определение коэффициента в, для чего предварительно необходимо замерить ток и падение напряжения между первым основным и контрольными электродами в среде с известным значением удельной электропроводности, рассчитать правую часть формулы и определить щ,10 Предлагаемое устройство по сравнению с известным значительно расширяет возможность применения средств замера удельной электропроводности 15 на область,где конструктивные особенности эоны измерения известны весьма приближенно. Оно может быть использовано для контроля удельнойэлектропроводности жидкой среды со Щ значительно изменяющимися по объемУ электрическими параметрами, а также Формула изобретения Устройство для измерения удельнойэлектропроводности жидких сред, содержащее два основных электрода, подсоединенные к источнику напряжения,контрольные электроды, соединенныес измерительной цепью, регистратор,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения диапазона измеряемых величин проводимости, в измерительную цепь введен переключатель,а контрольные электроды размешенырадиально вокруг одного из основныхэлектродов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 243946, кл. 0 01 й 27/07, 1965.2. Патент США 9 3946309,кл. 0 01 М 27/14, 1976 (прототип),857838 Х Составитель М. КрТехред М, Рейвес енкоКоррект кто ПодписнССР( да Филиал ППП фПатент", г. од ул Проектна каз 7232/72 Тираж 907ВНИИПИ Государственного комитетпо делам изобретений и открыт113035, Москва, Ж, Раушская на