Барботажный объемометрический метод и устройство контроля плотности жидкости

• Автор: Баршутина, Мария Николаевна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 133 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Обзор пневматических методов контроля плотности жидкости

1.1. Значение плотности для контроля за ходом технологических процессов и качеством готовой продукции

1.2 Методы измерения плотности жидкостей

1.3 Классификация пневматических методов измерения плотности жидкостей

1.4 Обобщенный пневмогидравлический измерительный элемент

1.5 Пневматические колокольные методы измерения плотности

жидкости
1.5.1 Колокольные методы без подачи газа
1.5.2. Колокольные методы с подачей газа (непроточные)
1.5.3. Колокольные методы с подачей газа (проточные / барботажные)
1.6. Влияние глубины погружения измерительного элемента на точность барботажных методов
1.7. Выводы и постановка задач исследования
2. Теоретические основы барботажного объемометрического
метода контроля плотности жидкости
2.1. Режимы взаимодействия слоя жидкости с проходящим через нее потоком газа
2.2. Математическое описание барботажного объемометрического
метода контроля плотности жидкости
2.3 Адекватность математического описания барботажного объемометрического метода процессам, происходящим в системе «газ-
жидкость» в барботажном режиме взаимодействия
Выводы по второй главе,
3. Барботажный объемометрический метод контроля плотности жидкости
3.1 Реализация барботажного объемометрического метода
3.2. Методики измерения плотности барботажным
объемометрическим методом
3.2.1 Методика измерения при подаче газа с заданным объемным количеством
3.2.2 Методика измерения при подаче газа с заданным расходом
3.3. Экспериментальные исследования точности метода
3.4. Модификация барботажного объемометрического метода для измерения плотности вязких жидкостей
3.5. Оценка влияния температуры на точность измерений
3.6. Погрешность барботажного объемометрического метода контроля
плотности жидкости
Выводы по третьей главе
4. Устройство, реализующее барботажный объемометрический метод контроля плотности жидкости
4.1 Схема и принцип действия устройства
4.2. Выбор конструктивных и режимных параметров устройства
4.2.1. Выбор диаметра сопла газоподводящей трубки
4.2.2. Выбор угла наклона а газоподводящей трубки
4.2.3 Выбор глубины погружения измерительного элемента и диаметра
измерительной емкости
4.3. Оценка погрешности устройства, реализующего барботажный
объемометрический метод контроля плотности жидкости
Выводы по четвертой главе
Основные результаты и выводы по работе
Литература
Приложения

Введение
Одним из важнейших параметров, определяющих качество веществ, является плотность. Измерение плотности играет важную роль в химической, лакокрасочной, нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслях промышленности, где по плотности судят о качестве исходного сырья, полуфабриката или готового продукта, о тех физико-химических изменениях в материале, которые происходят во время технологического процесса.
Одним из важнейших параметров, определяющих качество веществ, является плотность. Измерение плотности играет важную роль в химической, лакокрасочной, нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслях промышленности, где по плотности судят о качестве исходного сырья, полуфабриката или готового продукта, о тех физико-химических изменениях в материале, которые происходят во время технологического процесса.
Существует большое количество методов измерения плотности, отвечающих различным требованиям технологических производств. Распространение в промышленности получили барботажные методы, которые легко поддаются автоматизации, просты в реализации, обладают достаточной точностью, а также высокой пожаро- и взрывобезопасностью, что приобретает особое значение в условиях потенциально опасных производств.
Недостатком барбогажных методов является большая погрешность измерения плотности при малой глубине погружения (Я « 1 м) измерительного элемента в контролируемую среду, что обусловлено влиянием поверхностного натяжения жидкости на результат измерения.
В лабораторных условиях, а также в ряде отраслей, к которым относится, например, производство биологических добавок к топливу (биоэтилен, биодизель и т. д.) синтез продукта осуществляется в технологических емкостях небольшого объема, поэтому необходимая глубина погружения измерительного элемента не может быть достигнута и использование известных барботажных методов для проведения контроля становится неприемлемым.

рителя, до максимального, значение которого определяется требованиями технологии.
Для статических колокольных методов, как и для всех колокольных, характерно наличие балластного давления, соответствующего гидростатическому давлению при минимальном значении плотности в данном диапазоне измерения. Например, для диапазона измерения от 20 до 400 кг4л3 и глубине погружения Н = 0,5 м балластное давление составляет от 70 до 98% шкалы, т.е. при измерении плотности от минимального до максимального значений полезно используется только от 2 до 30% шкалы. В связи с этим большое значение имеет компенсация балластного давления.
Компенсацию балластного давления в статических колокольных плотномерах можно осуществить в системах измерителя давления, в системе приемников давления чувствительного элемента, либо при помощи отдельного устройства.
Влияние изменения уровня Н жидкости в измерительном сосуде и давления над ней возможно практически исключить в дифференциальном статическом колокольном методе, для реализации которого используется измерительный элемент, представленный на рис. 1.4.
Устройство для измерения плотности жидкости содержит емкости (колокола) 1 и 2, жестко соединенные между собой. Верхний колокол 1 погружен в жидкость на глубину нижний колокол 2 - на глубину Н2. Внутренние полости колоколов подключены к соответствующим входам дифференциального манометра 3. Так как воздушные полости колоколов 7 и 2 вместе с соединительными трубками образуют замкнутые полости, то в верхнем колоколе воздух будет сжат до давления
р,л=ро+Рж§{н-кв (1-16)
а в нижнем
Риг=Ра+Ржё(Н2-К (1.17)