Дегазатор для гидрогазосъемки

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) ИН 1)5 С 01 Ч 9/02,ГОСУДПО ИПРИ 07193463142/24-25 х посли пер и енка ая стков автом а рые ени ени над и я для газ ваю н мых гавниз тр ния пор дегакомвырха мерудегаз ную У сос повышение еголизации объемазовой фазы и ретения счет ста ель иэ к устроист" костей раст тно сит обре чности яизж ожет б ния ис гя извлечен ых газов, вам д вор нн ег в нем ьности э циркулиру производи ть использоодного газосчет исключея опреде н иодического пр данных для вос ой фазы при ее условиях моноимасти и гистраци ния необхо кращения р полнения о естественн еэультатам и является ания жидкост сод ана месеи,ем уст7193. иза газовыхершенствова св. СССР 9 ъема газо й убыли в тва по ТВЕННЫЙ НОМИТЕТРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯЛТ СССР(57) для и газов делен зульт смесе : ности лиза зато иост 9.07.883.11.90. Бюл. У 43.М,Григоренко50.83(088.8)торское свидетельство СССР 93, кл. С 01 Ч 9/00, 1977 ГАЗАТОР ДЛЯ ГИДРОГАЗОСЪЕМКИ зобретение относится к устройствам влечения растворенных в жидкостях и может быть использовано для опрея газосодержания жидкости по ретам анализа полученных газовых.Цель изобретения - повышение то гидрогазосъемки за счет стабии объема циркулирующей в дегае газовой Фазы и производительдегазатора эа счет исключения одимости периодического прекрарегистрации данных для восполобъема газовой Фазы при моном снижении общего газосодержани ируемой воды. Дегазатор снабжен нсационной камерой, синхронно атывающей из атмосферного воэд зовую смесь близкого к циркулий газовой фазе компонентного со тава. Компенсационная камера в зави"симости от величины и знака отклонения от номинального давления в дегазационной камере изолирует последнюю от атмосферы и либо сбрасывает инее излишки газа в атмосферу в условиях монотонного увеличения суммарного газосодержания дегаэируемой воды, либо восполняет дефицит объемациркулирующей газовой фазы (в альтернативной ситуации). Для этого компенсационная камера выполнена в виде вертикального открытого снизу со"суда с перегородками, образующимичередующиеся, заполненные водой лабиринтные полости и заполненные гаэом полости орошения. стекающая по поверхно онных перегородок спл ды выполняет роль леп тических клапанов, ко личии перегада давлен под перегородками, ра пропускания вверх или для выравнивания давл эа. Вода в компенсаци подается иэ наружного тора, 2 ил.тонного снижения общего газосодержания дегаэируемой воды.Предлат аемый дегазатор относится к дегазаторам контурного типа, в ре. альных конструкциях которых обеспечивается наибольшая стабильность давления в дегазационной камере, что необходимо для повышения точности газотермии жидкостей. Поэтому при на ступлении фазового равновесия по мольным долям всех газовых компонентов, находящихся в свободном и растворенном состоянии, текущий объем циркулирующей газовой фазы определя ется главным образом текущим суммарпым газосодержанием дегазируемой воды, Следовательно, постоянство обЪема циркулирующей газовой фазы сохраняется до тех пор, пока не изменится 20 суммарное газосодержание дегазируемой воды; с его увеличением пропорционально увеличится объем, и наоборот. Однако инструментальная точность газометрии воды остается неизменной, по скольку она не зависит от абсогпотной величины объема циркулирующей газовой фазы. Это означает, что, если с помощью какого-либо приспособления, не изменяя давления в дегазационной камере, удалить из последней часть газа либо добавить любое количество газовой смеси идентичного компонентного состава, показания газового анализатора не изменяются. Компенсационная камера является именно таким приспособлением, принцип действия которого основан на выравнивании давления по обе стороны перегородки путем перепуска через имеющиеся в по следней автоматические клапаны требуемого количества. газа в нужном направлении. При этом роль заслонки в клапане выполняет пленка стекающей по перегородке воды, а роль сопла - 45 отверстия в перегородке. В зависимости от количества газа, требуемого для выравнивания давления, одновременномогут открываться за счет прорыва пленки воды одно, несколько или все имеющиеся в той или иной перегородке отверстия. После выравнивания давления движущаяся пленка воды немедленно закрывает ставшие ненужными отверстия. Поскольку для раз)5 рыва пленки воды над отверстием требуется весьма незначительный перепад давлений, заявляемый дегазатор, снабженный компенсационной камерой, имеет существенно более высокую стабильность давления газовой фазы в сравнении с известным дегазатором. Соответственно достигается и более высокая инструментальная точность газометрии воды.На фиг, 1 представлена схема дегазатора, снабженного компенсационной камерой; на фиг: 2 - вертикальное сечение компенсационной камеры.На фиг. 1 и 2 заполненные водой полости выделены штрихами, направление потоков воды показано односторонними стрелками, направления реверсивныхпотоков газа - двусторонними. Пунк-тиром показано условное направлениениспадающих струй воды.Компенсационная камера 1 при помощи газовой 2 и водяной 3 трубок соединена соответственно с внутренним4 и наружным 5 сосудами дегазатора.Во внутреннем сосуде размещеныпатрубок 6 для подвода дегазируемойводы с рассекателем 7 потока и аэратор 8 с патрубком 9 для подвода газа, а в верхней части этого сосуда имеется патрубок 10 для отвода газа. Верхняя часть наружного сосуда дегазатораимеет лабиринтную камеру 11 с газоотводной трубкой 12, При. помощи всасывающего 13 и напорного 14 газопроводов дегазатор соединен с газовым компрессором 15 и газовым анализатором 16, Дегазатор установлен в сосуде с патрубком 18 слива воды, раковине. На фиг. 2 представлена компенсационная камера, которая имеет корпус 19 с расположенными в его верхней части газовым 20 и водяным 21 патрубками. Внутри корпуса размещены перегородки 22, снабженные патрубками 23, а также перегородки 24, снабженные юбками 25. Конусообразные поверхности всех упомянутых перегородок имеют перфорационные отверстия 26. Взаимное расположение перегородок образуют чередующиеся лабиринтные полости 27 и полости 28 орошения, Перегородки, снабженныеюбками, прикреплены к корпусу камеры 29 стержнями.Дегазатор работает следующим образом.Первоначально весь внутренний объем устройства, включая соединительные линии, заполнен атмосферным воздухом. При подаче дегазируемой воды от водозаборного устройства в патрубок 6 через рассекатель 7 вода в нидетонкобъеверпослсосуся зчтолена суда ступ дяно верх цион нечетонк поверего няет над перф таки очер пока ией, родк воды при бы пи копере нижнчастпатр полнрели каеттиче бытьлови Обра нойнаясилакрыв Пере етсяплен шейсродо воды ями, тальвает деле пере ющих (фиг обра5 1608609х струй заполняет внутреннийпока ее уровень не достигнетей кромки наружного сосуда 5,чего она свободно переливается в17 и через патрубок 18 удаляет 5борт. При этом благодаря тому,оменсационная камера 1 установниже верхней кромки наружного со 5, часть воды из последнего поет,через водяную трубку 3 в вопатрубок 21, заполняя самуюю полость камеры. Через перфораые отверстия 26 самой верхнейной перегородки 22 вода в виде 15х струй омывает конусообразнуюхность нижележащей (четной) пеодки 24, стекает по ней, заполнижележащую лабиринтную полостьечетной перегородкой, через ее 20рационные отверстия 26 в видеже струй омывает поверхностьдной четной перегородки и т.дв виде тонких струй из последсамой нижней нечетной перегоне изливается в сосуд 17. Расходчерез компенсационную камеру 1е настройке подобран. такыр, чтои заданной геометрии (диаметреичестве отверстий 26 в нечетных 30ородках 22, суммарной высоте откромки до вершины патрубка 23)воды переливалась через кромкубка 23, однако не перекрываластью все его живое сечение. Пеающаяся таким образом вода истев виде водяной "трубки" (пракки стенки такой "трубки" могути не сплошными, соблюдение уссплошности не обязательно).40ующаяся на наружной конусообразоверхности перегородок 24 сплошленка стекающей воды благодаряповерхностного натяжения переет перфорационныеотверстия 26, 45рытие всех отверстий обеспечиватем, что утон шение снизу вверхи воды, первоначально образоваввблизи вершины четных перего. 24 от падающей на них "трубки"компенсируется стекающими стручисло которых на каждом горизоном срезе конуса также увеличия благодаря равномерному распреию отверстий 26 на нечетных пеодках 22. Направление ниспадаструй и "трубок" воды показано на2) пунктирными линиями. Такимом, между нечетными 22 и четными 24 перегородками компенсационной камеры образуются чередующиеся лабиринтные полости 29 (заполненные водой) и полости 28 орошения (1 пронизываемые струями воды). При этом лабиринт в полостях 27, образованный перекрывающимися по высоте стенками патрубков 23 и юбок 25 необходим для того, чтобы не допустить осушения нижних кромок четных перегородок 24 при отклонении оси компенсационной камеры 1 от вертикали в условиях качки судна, т.е. избежать прямого перетока газа, минуя перфорационные отверстия 26 этих перегородок.После включения газового компрессора 15 сжатый в нем воздух через напорный газопровод 14 и патрубок 9 для подвода газа поступает в аэратор 8, с наружной поверхности которого отделяются и всплывают пузырьки воздуха, пронизывая встречный поток дегазируемой воды во внутреннем сосуде 4. Достигнув поверхности воды (точнее, водогазовой эмульсии), пузырьки разрушаются и скапливаются в верхней части сосуда 4 в виде свободной газовои фазы, пронизанной ниспадающими струями воды. Далее газ через патрубок 10 для отвода газа и всасывающийся газопровод 13 снова поступает в газовый компрессор 15 и таким образом циркулирует по замкнутому кон 1 уру, На пути от аэратора 8 к патрубку 10 первоначальный воздух, контактируя сначала с водой поверхностью своих пузырьков в нижней части сосуда 4, а затем с поверхностью водяных струй в верхней части этого сосуда, постепенно превращается в смесь газов, все компоненты которой, в соответствии с законом Генри находятся в фазовом равновесии с растворенными в воде газами. Аналогичный процесс превращения первоначального воздуха в газовую смесь с равновесными концентрациями компонентов относительно растворенных в воде газов одновременно происходит в полостях орошения 28 компенсационной камеры 1. Этому способствует контакт воздуха со струями и брызгами воды, а также с движущейся пленкой на поверхности перегородок 24. Фазовое равновесие сначала устанавливается в самой верхней полости орошения, а когда пронизывающие ее струи воды перестают участвовать в газообмене между фазами, равновесиепоследовательно устанавливается во всех нижележащих полостях. Полости орошения изолированы друг от друга стенками перегородок 22 и 24, водой в лабиринтныз полостях 27 и сплошной пленкой воды, перекрывающей перфорационные отверстия 26 на четных перегородках 24. В случае наличияперепада давления над и под перегородками 24, достаточного для преодоления сил поверхностного натяжения воды; пленка над одним, несколькими или всеми отверстиями разрушается для пропуска вверх либо вниз порции газа, потребной для снижения упомянутого перепада давлений.При проведении гидрогазосъемки возможны три ситуации.В первой из них суммарное газосодержание дегазируемой воды (т,е. общее количество растворенных газов) в процессе гидрогазосъемки остается неизменным либо флюктуирует е небольшими отклонениями от среднего. Если 25 амплитуда, знак и продолжительность таких флуктуаций сопровождаются со- ответствующиМи флуктуациями уровня газоводяной эмульсии во внутреннем сосуде 4 дегазатора, которые приводят к флюктуациям перепада давления в упомянутом сосуде относительно атмосферного давления меньшим, чем это необходимо для разрыва пленки воды над отверстиями 26 перегородок 24, то движение газовой смеси через газовую трубку 2 отсутствует, и работа предлагаемого дегазатора происходит без участия компенсационной камеры, хотя в ее полостях при изменении концентрации какого-либо из газовых микро- компонентов продолжает вырабатываться газовая смесь соответствующего состава.Во второй ситуации в процессе гидросъемки суммарное газосодержание газируемой воды монотонно возрастает. В соответствии с законом Генри также возрастает количество циркулирующей через дегазатор газовой фазы (за счет возрастания количества перманент 50 ных газов), уровень гаэоводяной эмульсии во внутреннем сосуде 4 дегазатора начинает понижаться, в давение - возрастать. Через газовую трубку 2 давление газа передается в Ы самую верхнюю полость компенсационной камеры, прогибая вниз пленку воды над перфорационными отверстиями 26 перегородки 24 до тех пор, пока на одном или нескольких отверстиях не произойдет разрыв пленки и порция газа не перейдет в нижележащую полость орошения. Процесс повторяется до тех пор, пока излишки газа не выйдут в атмосферу через открытый снизу корпус 19 в компенсационной камере. При этом на каждой перегородке "осколки" разорванной пленки в виде капель воды свободно падают вниз, не нарушая ход описанного процесса.В третьей ситуации, являющейся антиподом второй, при понижении давления во внутреннем сосуде дегазатора давление в самой верхней полости компенсационной камеры понижается относительно нижележащей полости, пока это не приведет к разрыву пленки воды над одним или несколькими отверстиями перегородки, вверх перетекает необходимая порция газа, которая пополняет объем циркулирующей в дегазаторе газовой фазы, а в компенсационной камере происходит последовательный перепуск порций газа из полости в полость также снизу вверх. В самую нижнюю полость засасывается атмосферный воздух, который на своем пути через струи воды и через пленку на отверстиях перегородки будет превращаться в газовую смесь с равновесными (относительно растворенных в воде газов) концентрациями компонентов, При каждом акте разрыва пленки воды ее "осколки" в виде брызг подбрасываются вверх, а затем падают вниз на ненарушенную пленку воды, совершенно не нарушая протекание описанных процессов.В случае качки судна, сопровождающейся периодическими отклонениями оси дегазатора от вертикали, работа устройства существенно не изменяется. Благодаря коаксиальному расположению внутреннего 4 и наружного 5 сосудов средний уровень водогазовой эмульсии и воды в них остается неизменным.Применение ступенчатого сужения верхних частей обоих сосудов позволяет снизить массы воды вблизи раздела фаз, вследствие чего динамические колебания высот столбов жидкостей фазы под действием инерционных сил невелики и не оказывают существенного влияния на установившийся процесс дегазации, В компенсационной камере благодаря конусообразной форме перегородок 24.пр пе п д с У м п на них сохраняется сплошностьпо рывающей водяной пленки. Взаимноепе екрытие по вертикали патрубков23 и юбок 25 предотвращает сквозныетечки газа (минуя отверстия 26 вегородках 24) из одной полости вд гую. Лабиринт, образованный юбкам и патрубками, способствует гашен колебаний воды в соответствующих 10лостяХ и снижает динамические кол бания уровня воды в них.Таким образом во всех рассмотренньх ситуациях предлагаемый дегазаторя гидрогазосъемки обеспечивает поОянство объемз циркулирующей в немг зовой .фазы, способствует повышениют чности гидрогазосъелки и ее произв дительности эа счет исключения пот рь времени на периодическое пополн ние естественной убыли этой фазы.В условиях монотонного снижения сумм рного газосодержания дегазирующейв ды,В результате макетных испытаний 25тройства определены следующие оптильные соотношения: внутренних диетров корпуса 19 компенсационнойк меры и верхней части внутреннегос суда 4 0,81,2; высот корпуса 19и расширенной части наружного сосуда5 0,50,8; диаметра отверстий 26 ит лщины стенки перегородки 24 38;в утренних диаметров корпуса 19 итрубков 23 35; половинного угла35к нусности перегородок 22 и 24 и пред льного угла крена 1,5:1; расходовд гаэируемой воды и через компенсацио ную камеру 410. Установлено,чго для эфФективной работы компенсаонной камеры достаточно наличия вней пяти полостей (т.е. трех лабиринтн х, считая самую верхнюю, и двухлостей орошения). Однако упомянутыептимальные соотношения позволяют 45величить число этих полостей до семидаже до одиннадцати, что может потребоваться при создании конструкцийпрецизионных дегазаторов,Формула изо бретенияДе газ атор для гидро газо съемки по авт,св. Ф 807193, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности за счет стабилизации объема циркулирующей в дегазаторе газовойфазы и производительности за счет исключения необходимости периодического прекращения регистрации данных для восполнения объема газовой фазы при монотонном снижении общего газо- содержания дегазируемой воды, он снабжен компенсационной камерой, выполненной в виде вертикально открытого снизу сосуда с расположенными в его верхней части газовым и водяным патрубками, которые присоединены соответственно к внутреннему и наружному сосудам дегаэатора, камера разделена поперечными конусообразными, установленными вершинами вверх перегородками, образующими чередующиеся осевые и периферийные каналы с лабиринтными полостями и полостями орошения, при этом каждая нэ нечетных перегородок, включая первую и последнюю, нижними кромками прилегает к стенкам камеры и имеет при вершине осевое отверстие с направленным вверх патрубком, а нижняя часть каждой четной перегородки, прикрепленной. к корпусу одним или более стержнями, выполнена в виде цилиндрической юбки, образующей со стенками камеры, конусообразной поверхностью и патрубком нижележащей нечетной перегородки, кольцевые и торцовь 1 й зазоры равного сечения, причем конусообразные части всех перегородок перфорированы, а упомянутые патрубки и юбки перегородок в лабиринтных полостях обеспечивают взаимное перекрытие по вертикали при кренах в условиях качки., Дидь раж 40 аз 3 одписное роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Г 2 осударственного комитет 113035, Москва, по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР