Спосіб визначення густини рідких суспензій
Область використання: хімічна, нафтохімічна промисловості, де є необхідність визначення щільності рідких суспензій, забруднених твердими частинками. Спосіб визначення густини рідких суспензій заснований на вимірі різниці тисків аналізованої та порівняльної рідин шляхом подачі їх у напірні ємності з подальшою подачею рідин на дифманометр, що вимірює різницю тисків. Відповідно до винаходу, аналізовану рідину подають на дифманометр, створюючи її циркуляцію через напірну ємність. Технічний результат: запобігання осіданню твердих частинок та закупорювання плюсового входу дифманометра. 2 табл., 1 іл.
Пропонований винахід відноситься до способів визначення густини рідких суспензій шляхом вимірювання різниці тисків і може бути використане в різних галузях промисловості, наприклад хімічної, нафтової, нафтохімічної та інших, де існує необхідність визначення густини рідких суспензій, що містять тверді частинки.
Відомий спосіб визначення густини, заснований на вимірюванні гідростатичного тиску, створюваного стовпом рідини постійної висоти, яке пропорційно її густини. Величина гідростатичного тиску дорівнює добутку глибини занурення п'єзрубки на щільність досліджуваної рідини і вимірюється дифманометром. Вихідний сигнал дифманометра пропорційний щільності рідини, так як величина різниці глибини занурення п'єзотрубок постійна.
Недоліком цього способу є недостатня його надійність, так як у досліджуваній рідині знаходяться тверді частинки, і в тих випадках, коли перемішування припиняється або відсутня, тверді частинки випадають в осад, що викликає порушення нормальної роботи однієї з п'єзрубок, частково або повністю забиваючи її.
Найбільш близьким по технічній сутності і досягається результату є спосіб визначення щільності рідких суспензій, заснований на вимірюванні різниці тисків, шляхом подачі аналізованої та порівняльної рідин у відповідні напірні ємності та подальшої подачі рідин на дифманометр, що вимірює різниця тисків.
Недоліком цього способу є також недостатньо висока його надійність у промислових умовах, внаслідок наявності в рідині твердих частинок, які в процесі роботи випадають в осад в нижній частині ємності і напірному трубопроводі аналізованої рідини, закупорюючи плюсову імпульсну лінію дифманометра.
В основу винаходу поставлена задача створення способу визначення щільності рідких суспензій, в якому шляхом нового взаємозв'язку відомих операцій способу з додатково введеною новою операцією забезпечується можливість запобігання осадження твердих частинок і закупорювання плюсової лінії дифманометра.
Це завдання вирішується завдяки тому, що у відомому способі для визначення щільності рідких суспензій, заснованому на вимірюванні різниці тисків аналізованої та порівняльної рідин шляхом подачі їх у напірні ємності та подальшої подачі рідин на дифманометр, що вимірює різницю тисків, згідно з пропонованим винаходом, аналізовану рідину одночасно з подачею на дифманометр повертають в напірну ємність. , що тиск, додатковостворюване в аналізованої рідини для її повернення в напірну ємність, постійно скидається, шляхом подачі аналізованої рідини у відкриту напірну ємність, сполучену з атмосферою, і витрачається на створення швидкісного напору, що запобігає осадженню твердих частинок в напірному трубопроводі, але величина його обмежена .
Різниця тисків створюють, наприклад, за допомогою нагнітача, принцип дії якого може бути різним: електричним, пневматичним або гідравлічним, Пошук, проведений за джерелами науково-технічної та патентної інформації, показав, що запропонована сукупність ознак є новою, оскільки вона не відома з рівня техніки.
Пропонований винахід має винахідницький рівень, так як відмітна ознака, хоча відомий сам по собі, однак у запропонованому взаємозв'язку і з таким результатом ніде не використовувався.
Запропонований спосіб характеризується новою сукупністю ознак, який забезпечує отримання якісно нового технічного результату, а саме запобігання осідання твердих частинок та закупорювання плюсової імпульсної лінії дифманометра, що підвищує надійність способу.
Пропонований винахід пояснюється кресленням та прикладом здійснення способу.
На кресленні представлено загальний вигляд системи вимірювання густини рідких суспензій.
Система включає дифманометр 1, послідовно з'єднаний з вторинним приладом 2, дві напірні ємності 3, 4 з переливними патрубками 5, 6 і напірними трубопроводами 7, 8, причому напірний трубопровід 7 з'єднаний з плюсовим входом дифманометра 1, а напірний трубопровід 8 з'єднаний з мінусовим дифманометр 1.
Напірний трубопровід 7 додатково з'єднаний з напірною ємністю 5 за допомогоюзворотного трубопроводу 9, з пневматичним нагнітачем 10, для створення тиску аналізованої рідини, що повертається в напірну ємність 3 через зворотний трубопровід 9.
Спосіб здійснюють наступним чином. Аналізовану рідку суспензію подають на вхід напірної ємності 3, з якої через напірний трубопровід 7 її подають на плюсовий вхід дифманометра 1 і одночасно через зворотний трубопровід 9 аналізовану рідину під тиском, створюваним нагнітачем 10, повертають у напірну ємність 3.
Створюючи таким чином різницю тисків аналізованої рідини в трубопроводах 7 і 9, вона циркулює в системі: напірна ємність 3 - зливний патрубок 5 - напірний трубопровід 7 - плюсовий вхід дифманометра 1 - зворотний трубопровід 9, незалежно від подачі свіжої аналізованої рідкої суспензії в напірну із технологічного процесу.
Одночасно в напірну ємність 4 подають порівняльну рідину, яку по напірному трубопроводу 8 подають на мінусовий вхід дифманометра 1. Вихідний сигнал дифманометра 1 надходить на вхід вторинного приладу 2, шкала якого градуйована в одиницях щільності, а початок шкали відповідає нагоди рівності мінімальної та щільності порівняльної рідини.
У нижній частині напірного трубопроводу 7 виникає тиск P, створюване гідростатичним стовпом H аналізованої рідкої суспензії та її швидкісним натиском вираженим у метрах, величина якого дорівнює де a - щільність аналізованої рідкої суспензії, g - прискорення сили тяжіння, V - лінійна швидкість аналізованої рідкої суспензії напірного трубопроводу 7, H - висота гідростатичного стовпа рідини.
Нижче наведено результати розрахунку, обґрунтування та умови допустимості зневагивеличиною тиску, створюваного швидкісним натиском.
Практично, плюсовий вхід дифманометра 1 надходить тиск P(+) = agH. На мінусовий вхід дифманометра 1 надходить тиск, що створюється гідростатичним стовпом H порівняльної рідини, величина якого дорівнює P(-) = cgH. На виході дифманометра 1 формується сигнал, пропорційний різниці вхідних тисків; Вихідний сигнал дифманометра 1 надходить на вхід вторинного приладу 2, який градуйовано в одиницях густини.
Початку шкали вторинного приладу 2 відповідає мінімальна щільність аналізованої рідкої суспензії, що дорівнює щільності з порівняльної рідини, при цьому вхідний сигнал Pвых дифманометра 1 відповідає його нульовому виходу.
Розрахунок похибки способу визначення густини рідких суспензій від впливу швидкісного напору аналізованої рідини всередині напірного трубопроводу 7: Вихідні дані та позначення, прийняті в розрахунку: 1. Похибка дифманометра – g = 0,5%.
2. Похибка вторинного приладу – в.пр. = 0,5%.
3. Похибка, викликана циркуляцією аналізованої рідини ц (наведено у таблицях 1, 2).
4. Загальна похибка вимірювання густини густиноміру (наведена в таблицях 1, 2).
5. Швидкість рідини у напірному трубопроводі 7 - V (м/с).
6. Висота напірного трубопроводу 7 – H (м).
7. Швидкісний напір аналізованої рідини в напірному трубопроводі Hск (м).
8. Загальна похибка системи вимірювання густини - густина, %.
9. Щільність аналізованої рідини - a (кг/м 3 ).
10. Щільність порівняльної рідини (кг/м 3 ).
Результати розрахунку наведені в таблицях 1 та 2, коли висота гідростатичного стовпа рідини дорівнює H = 1 м та H = 2 м.
Як правило, використовувані промисловідифманометри та вторинні прилади мають клас точності 0,5 і більше. Отже, навіть за відсутності циркуляції аналізованої рідини, сумарна похибка системи вимірювання щільності густина дорівнює 0,7071 і більше.
Циркуляція аналізованої рідини в запропонованому способі визначення густини, що проходить зі швидкістю V меншою або рівною 0,3 м/сек, хоча і підвищує похибку вимірювання густини на величину: (0,838-0,707) = 0,13%, при висоті H = 1 м або (0,742-0,707) = 0,035%, при висоті H = 2 м, але значно підвищує надійність способу.
Висота H гідростатичного стовпа аналізованої рідкої суспензії вибирається виходячи з необхідного діапазону шкали щільності і шкали дифманометра. Як правило, приймають H більше 1. У цих випадках похибка, що вноситься циркуляцією аналізованої рідкої суспензії, незначна.
Спосіб визначення щільності рідких суспензій, заснований на вимірюванні різниці тисків аналізованої і порівняльної рідин шляхом подачі їх в напірні ємності і подальшої подачі рідин на дифманометр, що вимірює різницю тисків, який відрізняється тим, що подачу аналізованої рідини на дифманометр здійснюють шляхом її безперервної ємності.