Метод за определяне на плътността на течни суспензии
Обхват: химическа, нефтохимическа промишленост, където има нужда от определяне на плътността на течни суспензии, замърсени с твърди частици. Методът за определяне на плътността на течни суспензии се основава на измерване на разликата в налягането между анализираните и сравнителните течности чрез подаването им в резервоари под налягане, последвано от подаване на течности към диференциален манометър, който измерва разликата в налягането. Съгласно изобретението течността, която ще се анализира, се подава към диференциален манометър, създавайки нейната циркулация през съд под налягане. ЕФЕКТ: предотвратяване на утаяването на твърди частици и запушване на положителния вход на диференциалния манометър. 2 табл., 1 ил.
Настоящото изобретение се отнася до методи за определяне на плътността на течни суспензии чрез измерване на разликата в налягането и може да се използва в различни индустрии, като химическа, петролна, нефтохимическа и други, където има нужда от определяне на плътността на течни суспензии, съдържащи твърди частици.
Известен метод за определяне на плътността, базиран на измерване на хидростатично налягане, създадено от колона течност с постоянна височина, която е пропорционална на нейната плътност. Стойността на хидростатичното налягане е равна на произведението от дълбочината на потапяне на пиезотръбата и плътността на изследваната течност и се измерва с диференциален манометър. Изходният сигнал на диференциалния манометър е пропорционален на плътността на течността, тъй като величината на разликата в дълбочината на потапяне на пиезотръбите е постоянна.
Недостатъкът на този метод е неговата недостатъчна надеждност, тъй като в тестваната течност има твърди частици, а в случаите, когато смесването спира или липсва, се утаяват твърди частици, което води до нарушаване на нормалната работа на една от пиезотръбите, частично или напълно я запушва.
Най-близък по техническа същност и постигнат резултат е метод за определяне на плътността на течни суспензии, базиран на измерване на разликата в налягането, чрез подаване на анализирани и сравнителни течности към съответните съдове под налягане и след това подаване на течности към диференциален манометър, измерващ разликата в налягането.
Недостатъкът на този метод е и неговата недостатъчно висока надеждност в промишлени условия, поради наличието на твърди частици в течността, които по време на работа се утаяват в долната част на резервоара и напорния тръбопровод на анализираната течност, запушвайки положителния импулсен тръбопровод на диференциалния манометър.
Изобретението се основава на задачата за създаване на метод за определяне на плътността на течни суспензии, при който чрез нова връзка на известните операции на метода с допълнително въведена нова операция е възможно да се предотврати отлагането на твърди частици и блокиране на положителната линия на диференциалния манометър.
Този проблем се решава поради факта, че в известния метод за определяне на плътността на течни суспензии, базиран на измерване на разликата в налягането между анализираните и сравнителните течности чрез подаването им в резервоари под налягане и след това подаване на течности към диференциален манометър, който измерва разликата в налягането, съгласно изобретението, анализираната течност се връща в резервоара за налягане едновременно с подаването към диференциалния манометър. fманометър чрез създаване на разлика в налягането на анализираната течност се подава към диференциалния манометър и се връща в резервоара за налягане, като по този начин създава неговата циркулация поради факта, че налягането, в допълнениесъздаден в анализираната течност за връщането й в съда под налягане, постоянно се изхвърля чрез подаване на анализираната течност в отворен съд под налягане, който комуникира с атмосферата, и се изразходва за създаване на динамично налягане, което предотвратява утаяването на твърди частици в тръбопровода под налягане, но неговата стойност е ограничена от допустимата грешка при измерване на плътността.
Разликата в налягането се създава, например, с помощта на компресор, чийто принцип на работа може да бъде различен: електрически, пневматичен или хидравличен.Търсене, извършено в източници на научна, техническа и патентна информация, показа, че предложеният набор от функции е нов, тъй като не е известен от нивото на техниката.
Предложеното изобретение има изобретателско ниво, тъй като отличителният признак, макар и известен сам по себе си, обаче не е използван никъде в предложената връзка и с такъв резултат.
Предложеният метод се характеризира с нов набор от характеристики, който осигурява качествено нов технически резултат, а именно предотвратяване на утаяване на твърди частици и запушване на линията на положителния импулс на диференциалния манометър, което повишава надеждността на метода.
Настоящото изобретение е илюстрирано с чертеж и пример за изпълнение на метода.
Чертежът показва общ изглед на системата за измерване на плътността на течни суспензии.
Системата включва диференциален манометър 1, свързан последователно с вторично устройство 2, два резервоара под налягане 3, 4 с преливни тръби 5, 6 и напорни тръбопроводи 7, 8, а тръбопроводът за налягане 7 е свързан към плюсовия вход на диференциалния манометър 1, а тръбопроводът за налягане 8 е свързан към отрицателния вход на диференциалния манометър 1.
Напорната тръба 7 е допълнително свързана към резервоара под налягане 5 посредствомвръщащ тръбопровод 9, оборудван с пневматичен вентилатор 10, за създаване на налягане на анализираната течност, върната в съда под налягане 3 през връщащия тръбопровод 9.
Методът се осъществява по следния начин. Анализираната течна суспензия се подава към входа на съда под налягане 3, от който се подава през тръбопровода под налягане 7 към положителния вход на диференциалния манометър 1 и едновременно през връщащия тръбопровод 9 анализираната течност под налягане, създадено от вентилатора 10, се връща в съда под налягане 3.
По този начин създавайки разлика в налягането на анализираната течност в тръбопроводи 7 и 9, тя циркулира в системата: съд под налягане 3 - дренажна тръба 5 - напорен тръбопровод 7 - положителен вход на диференциален манометър 1 - връщащ тръбопровод 9, независимо от подаването на прясна анализирана течна суспензия в съд под налягане 3 от технологичния процес.
В същото време към съда под налягане 4 се подава сравнителна течност, която се подава през тръбопровода под налягане 8 към отрицателния вход на диференциалния манометър 1. Изходният сигнал на диференциалния манометър 1 се подава към входа на вторичното устройство 2, чиято скала е градуирана в единици за плътност, а началото на скалата съответства на случая на равенство на минималната плътност на анализираната течна суспензия напрежението и плътността на сравнителната течност.
В долната част на тръбопровода под налягане 7 възниква налягане P, създадено от хидростатичния стълб H на анализираната течна суспензия и неговия напор на скоростта, изразен в метри, чиято стойност е, където a е плътността на анализираната течна суспензия, g е гравитационното ускорение, V е линейната скорост на анализираната течна суспензия вътре в тръбопровода за налягане 7, H е височината на хидростатичния течен стълб.
По-долу са резултатите от изчислението, обосновката и условията за допустимост на небрежносттаголемината на налягането, създадено от скоростния напор.
На практика налягането P(+) = agH се подава към положителния вход на диференциалния манометър 1. Отрицателният вход на диференциалния манометър 1 получава налягането, създадено от хидростатичния стълб H на сравнителната течност, чиято стойност е равна на P(-) = cgH. На изхода на диференциалния манометър 1 се генерира сигнал, който е пропорционален на разликата във входните налягания; Изходният сигнал на диференциалния манометър 1 се подава към входа на вторичния инструмент 2, който е калибриран в единици за плътност.
Началото на скалата на вторичното устройство 2 съответства на минималната плътност на анализираната течна суспензия, равна на плътността c на сравнителната течност, докато входният сигнал Pout на диференциалния манометър 1 съответства на неговия нулев изход.
Изчисляване на грешката на метода за определяне на плътността на течните суспензии от влиянието на главата на скоростта на анализираната течност вътре в напорния тръбопровод 7: Първоначални данни и обозначения, приети при изчислението: 1. Грешката на диференциалния манометър е g = 0,5%.
2. Грешката на вторичното устройство - в.пр. = 0,5%.
3. Грешката, причинена от циркулацията на анализираната течност u (посочена в таблици 1, 2).
4. Общата грешка при измерване на плътността на плътномера (посочена в таблици 1, 2).
5. Скорост на флуида в напорен тръбопровод 7 - V (m/s).
6. Височина на напорния тръбопровод 7 - H (m).
7. Скоростен напор на анализираната течност в напорния тръбопровод Hsk (m).
8. Обща грешка на системата за измерване на плътност - плътномер, %.
9. Плътност на анализираната течност - a (kg/m 3 ).
10. Плътност на еталонната течност c (kg/m 3 ).
Резултатите от изчислението са показани в таблици 1 и 2, когато височината на хидростатичния течен стълб е H = 1 m и H = 2 m.
Обикновено се използва индустриалнодиференциалните манометри и вторичните инструменти имат клас на точност от 0,5 или повече. Следователно, дори при липса на циркулация на анализираната течност, общата грешка на системата за измерване на плътността на плътномера е 0,7071 или повече.
Циркулацията на анализираната течност в предложения метод за определяне на плътността, преминаваща със скорост V по-малка или равна на 0,3 m/sec, въпреки че увеличава грешката при измерване на плътността със стойността: (0,838-0,707) = 0,13%, на височина H = 1 m или (0,742-0,707) = 0,035%, на височина H = 2 m , но значително повишава надеждността на метода.
Височината Н на хидростатичния стълб на анализираната течна суспензия се избира въз основа на необходимия диапазон на скалата на плътномера и скалата на диференциалния манометър. По правило H се приема за по-голямо от 1. В тези случаи грешката, въведена от циркулацията на анализираната течна суспензия, е незначителна.
Метод за определяне на плътността на течни суспензии, базиран на измерване на разликата в налягането между анализираните и сравнителните течности чрез подаването им в резервоари под налягане и след това подаване на течности към диференциален манометър, измерващ разликата в налягането, характеризиращ се с това, че анализираната течност се подава към диференциалния манометър чрез нейната непрекъсната циркулация през резервоара за налягане.