Устройство для определения скорости и объема выделяющихся газов

Устройство для определения скорости и объема выделяющихся газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()934387

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Cdl03 Севетсии к

Сециапистичвсиик республик (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву и 838574 (22) Заявлено 17,10.80 (21) 2994665/18-10 с присоединением заявки яе(23) ПриоритетОпубликовано 07. 06 82. Бюллетень Фв 21

Дата опубликования описания 07.06.82 (51)М. Кл.

G 01 Р 5/00

3ЪаудлрстеиеыЯ кемлтет

COCA ао делам кэебретеелЯ в аткрытлЯ (53) УДК 532. 574 (088. 8) (72) Авторы изобретения

ФЪь 4 Х:у", н,,,1

-.а

И. M. Иордасов, А. В. Трофимов и В. И. ТюТюнйик

Ь cР г. л, ! (7I) заявители (54),УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ

И ОБЪЕМА ВЫДЕЛЯЮЩИХСЯ ГАЗОВ

Изобретение относится к измерению параметров движения и может быть ис-пользовано для исследования или автоматического контроля процессов газовыделений из жидкостей и твердых тел как под действием избыточного давления так и разрежения в лабораторных и производственных,условиях.

По основному авт. св. Н 838574 известно устройство для определения

1О скорости и объема выделяемых газов, состоящее из измерительной камеры, измерительного преобразователя давления, частотомера, счетчика импульсов, исполнительного механизма, камеры постоянного давления, камеры с анализируемым веществом, золотникового эле. мента и двухходового крана, при этом измерительный преобразователь содержит золотниковый элемент, к выходу которого подключена измерительная камера,и через преобразователь давления - триггер с раздельными входами, а выход триггера соединен с входами частотомера, счетчика импульсов и исполнительного механизма зопотникового элемента, причем входы .золотникового элемента соединены друг с другом через !двухходовой кран, а один из них подключен к преобразователю давления, выйолненному в виде дифференциального манометра, и к источнику постоянного давления, а другой входк камере с анализируемым веществом, причем камера постоянного давления, камера с анализируемым веществом, измерительная камера, золотниковый элемент и подводящие трубки помещены в термастат (1) ° Колебания температуры газа в измерительной камере, соединительных трубках и золотниковом элементе снижают точность измерения параметров газовы" делений. Процесс заполнения газами измерительной камеры идет относительно длительное время, процесс сброса газа из измерительной камеры в каме3 93438 ру постоянного давления протекает быстро.

Термостат выравнивает температуру газа, поступающего из камеры с анализируемым веществом через золотниковый элемент, соединительные трубки в измерительную камеру. При сжатии газа до некоторого давления и выпуске

его в емкость низкого давления газ охлаждается на величину, определяемую Ю интеграяьным эффектом Джоуля-Томсона. . Таким образом, при каждом сбросе гаэа из измерительной камеры газ охлаждается, охлаждая тем самым измерительную камеру, соединительные трубки и золотниковый элемент. При большой частоте переключения температура измерительной камеры, соеднительных трубок быстро падает и термостат не успевает поддерживать температуру.

Недостатком устройства является наличие ошибки в определении параметров газовыделений, обусловленная колебанием температуры в измерительном тракте устройства. 2$

Цель изобретения - повышение точ" ности определения скорости и объема выделяющихся газов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содер- щ жит электрический нагреватель, реле и источник питания, причем электри" ческий нагреватель выполнен охватывающим золотниковый элемент, подводящие трубки и измерительную камеру, источник питания через нормально от- . крытые контакты реле соединен с элект рическим нагревателем, а обмотка управления реле. подключена к выходу триггера.

На чертеже приведена схема устройства для.определения скорости и объема выделяющихся газов.

I устройство для определения .скорости и объема выделяющихся газов.состо- 4З ит,из золотникового элемента 1, к каналу 2 которого присоединена камера.

3 постоянного давления и вход 4 двух" ходового крана 5, второй вход 6 ко" торого соединен с камерой 7 с анализи руемым веществом и с каналом 8 эолотниковога элемента 1. К каналу 9 зо" лотникового элемента 1 подключена измерительная камера 10 и входом 11 дифференциальный манометр (преобра" 5$ . зователь давления) 12, вход 13 которого подключен к камере постоянного давления 3. Выходы преобразователя

7 4

12 подк ючены к соответствующим входам триггера 14 с раздельными входами, выход которого присоединен к входам частотомера 15, .счетчика 16 импульсов и исполнительного механизма

17 золотникового элемента 1. Канал

18 золотника 19 соединяет канал 9 с каналом 2 или 8.

Золотниковый элемент 1, кран 5 и измерительная камера 10 помещены в термостат 20. Электрический нагреватель 21, выполненный, например, из проволоки, охватывает золотниковый элемент 1, измерительную камеру 10 и соединительные трубки. Реле 22 име.ет управляющую обмотку 23 и два нормально.открытых контакта 24 и 25.

Источник 26 питания состоит из бата«реи 27 и переменного резистора 28.

Устройство работает следующим образом.

Рассматривается действие устройства в режиме измерения параметров газовыделений при заданном давлении.

В начальный момент времени канал 8 золотникового элемента 1 соединен через канал 9 с измерительной камерой

10 и с входом 11 преобразователя 12 давления. Газовыделения отсутствуют.

Поворотом крана 5 кратковременно сообщают канал 8 золотникового элемента 1 с камерой 3 постоянного давления, про изводя тем самым подачу в .камеру 7 с анализируемым веществом давления, при котором необходимо произвести измерения. Затем кран 5 переводят в положение, при котором .каналы 2 и 8 сообщаются друг с другом.

Начинается процесс газовыделений, При выделении газов возрастает давление в камере 10..На преобразователь 12 поступает разность давлений .ЬР

= Р - Р . Как только величина Ь P .. достигнет некоторого максимального значения, определяемого настройкой преобразователя 12, на выходе преобразователя 12 появится сигнал, пе" реводящий триггер 14 в состояние с .единичным выходом. Этот сигнал постулает на вход исполнительного механиз" ма 17, который при этом перемещает золотник 19, соединяя. канал 2 с каналом 9. Происходит разгрузка камеры

10 в. камеру 3 постоянного давления, т.е. происходит заряд камеры 10 до начального давления, а вместе с этим и выброс выделившихся газов.

5 934

Сброс газов иэ камеры 10 происходит значительно быстрее, чем заполнение. После сброса срабатывает преобразователь 12: на его выходе появля" ется сигнал, переводящий триггер 14 в нулевое состояние. Поэтому исполнительный механизм 17 переведет:золотник 19 и соединит камеру 7 через каналы 8, 18 и 9 с камерой 10. Вновь начинается процесс эаполйения камеры в

10 выделяющимися газами.

0 скорости гаэовыделений l4 в устройстве судят по частоте ul переключений.триггера 14, которая измеряется частотомером 15 и связана со скоростью газовыделений зависимостью

387 6 ем Рт газ охлаждается на величину, определяемую интегральным эффектом

Джоуля-Томсона

Р,g т„ - т - 3 (, ) dp. (3)

Pg где,Т, Т - температуры газа в ка о ю мере 10 при заполнении камеры и после сброса газа соответственно;

- энтальпия газа.

Для газов, подчиняющихся уравнению Ван-дер-Ваальса (4) Ч вЂ” (1)

К Т,о где Ч - объем камеры 10; 26

Т - абсолютная температура газа в камере 10;

P - газовая постоянная, Количество 8 выделившихся газов связано с количеством и импульсов 2S триггера 14, которое измеряется счет» чиком 16 следующей зависимостью

9- И (2)

КТ40 30

Информация об измеряемых параметрах гаэовыделений на выходе устройства представлена в виде последова-. тельности прямоугольных импульсов, частота следования которых пропор- . З циональна скорости гаэовыделений, а количество импульсов пропорциональ. но количеству выделиршегося газа.

Из формул (1) и (2) следует, что при колебании температуры газа в ка- 40 мере .10 (Т о ) возникает ошибка при определении искомых величин И и д .

Колебания температуры, Тц происхо-дит вследствие отЛичия температуры. газа в камере 7 (Т ).от температуры. газа в камере 10 (Т ) и охлажденйя газа иэ-за резкого сброса давления, В камере 7 с анализируемым веществом температура газа определяется свойствами химической реакции, прО- S0 текающей с газовыделениями.

Стабилизация температуры Тт с помощью термостата не всегда целесо" образна вследствие возможности внесе- йия возмущения на ход, например, хи- SS мической реакции.

При сжатии газа до давления Р12. и выпуске его в камеру 7 с давленигде а, Ь - константы уравнения

Ван-дер-Ваальса; с - молярнвя теплоемкость газа при постоянном давлении.

Для более точной стабилизации температуры газа в камере 10 в предлагаl емом устройстве использован дополнительный электронагреватель 21, реле

22 и источник 26 питания.

В момент сброса газа иэ камеры 10 триггер 14 выдает единицу, которая поступает на управляющую обмотку 23 реле 22, Реле 22 срабатывает и замыкает нормально открытые контакты 24 и 25. Наппряжение от источника 26 питания через замкнутые контакты 24 и 2 поступает на электрический нагреватель 21, который выполнен, например, в виде проволоки, наматываемой с определенным шагом на камеру 10,. соединительные трубки и золотниковый элемент 1.

Таким,:образом, при каждом сбросе газа подается тепловой импульс, величина которого равна количеству тепла, теряемого при сбросе газа. Требуемая величина теплового импульса выставля-. ется с помощью движка переменного резистора 28.

Уввличение точности измерения параметров газовыделения происходит эа счет более точной стабилизации температуры газа. в измерительной камере 10.

Более точная стабилизация температу". ры 1 О происходит вследствие того, что компенсируется влияние возмущающего фактора.

Формула изобретения

Устройство для определения скорос" ти и объема выделяющихся газов по авт

7 934387 8 св.й 838574, отличающее- крытые контакты реле соединен с электс я тем, что, с целью. повыщения точ- рическим нагревателем, а обмотка упности измерений, оно снабжено элект- равления реле подключена к выходу рическим нагревателем, реле и источ- триггера. ником питания, причем электрический s нагреватель выполнен охватывающим зо- Источники информации, лотниковый элемент, подводящие труб- принятые во внимание при экспертизе ки и измерительную камеру, причем 1. Авторское .свидетельство СССР источник питания через нормально от- и 838574, кл. G 01. P 5/00, 1979.

° Ь °

ВНИИПИ Заказ 3928/41 Тираж 887 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4