Метод и средство контроля объёмного расхода газа в процессах с малыми газовыделениями

• Автор: Лунин, Максим Викторович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

СОКРАЩЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ РАСХОДОВ ГАЗА

1.1 Анализ процессов, сопровождаемых выделением

малых объёмов газа

1.2 Обзор методов и средств измерения малых

расходов газа

1.2.1 Непрерывные методы измерения расхода газа с
отсутствием разрыва потока
1.2.2 Дискретные методы измерения расхода газа с
разрывом потока
Выводы
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДИСКРЕТНОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЁМНОГО РАСХОДА ГАЗА С УЧЁТОМ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
2.1 Математическое моделирование теплообмена
между жидкостью и газом в процессе барботажа
2.2 Моделирование ламинарного течения в
цилиндрическом объёме вязкой жидкости
2.3 Методы и средства контроля реологических
свойств вязких жидкостей основанные на
теориях Пуазейля и Стокса
Выводы
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИСКРЕТНОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЁМНОГО РАСХОДА ГАЗА

3.1 Описание метода измерения и разработка средства измерения объёмного расхода газа
3.1.1 Принцип измерения реологических свойств жидкости
3.1.2 Расчётные соотношения для измерения
пузырьковым методом
3.1.3 Условия выполнения измерения и алгоритм проведения
3.1.4 Средства измерения и их конструктивные
особенности
3.2 Выбор жидкости используемой для барботирования и исследование области работоспособности метода
3.3 Анализ точности разработанного средства измерения
Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ДИСКРЕТНЫХ СРЕДСТВ
ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЁМНОГО РАСХОДА ГАЗА
4.1 Средство измерения объёмного расхода газа
4.2 Информационно-измерительная система контроля
концентрации оптически прозрачных растворов
4.3 Исследование газовыделения сбраживающей системы
4.4 Анализ точности волюме трического метода измерения
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Отчёт о работе программы разработанной в объектно-ориениентрованной среде Lab View
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Обработка экспериментальных данных с применением системы инженерного анализа MathCAD
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Анализ точности дискретного пузырькового средства измерения расхода газа
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Результаты исследования процесса газовыделения
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Акт об использовании результатов диссертационной работы в МГУПП

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
р - давление;
<У - коэффициент поверхностного натяжения;
V - динамическая вязкость;
© - краевой угол;
Л , г - радиус; р — плотность;
g - ускорение свободного падения (9,80665 м/с2);
И - глубина залегания объекта от поверхности;
V - объем;
ж - математическая константа (3,141593);
V - скорость;
т - постоянная времени; г1 - время прохождения пути /;
Нм - разность высот жидкости в манометре коленного типа; /юм - промежуток времени измерения;
Ошх ‘ максимальная величина объёмного расхода газа;
О - диаметр;
С - концентрация;
Рт - частота следования тактовых импульсов;
У, +У2 - сумма значений суммирующих счётчиков;
Ппуз - диаметр пузырька газа;
Т - температура;
а - коэффициент теплопроводности;
х, у, г - координаты трехмерного пространства;
дх, ду, дг - стороны элементарного параллелепипеда;

В соответствии с рисунком 1.9, катушка возбуждения 2 используется для генерирования колебаний расходомерных трубок 5, для поддержания вибрации трубок на их собственной частоте. Катушки измерительных преобразователей 3 представляют собой электромагнитные детекторы, расположенные с каждой стороны расходомерной трубки. Измерительные катушки 3 вырабатывают сигнал, отражающий скорость и положение в данной точке вибрирующей трубки, и масса потока определяется путем измерения разницы фаз между этими сигналами. Процессор 1 осуществляет измерение и обработку первичных сигналов, поступающих от измерительных катушек 3 и терморезистора 6. Температура трубки постоянно измеряется, поскольку её колебательные свойства изменяются в зависимости от температурных изменений. Благодаря использованию терморезистора 6 в измерения удается внести требуемые поправки.
Кориолисовые силовые расходомеры непосредственно измеряют массовый расход в отличии от других расходомеров, которые рассчитывают массовый расход, используя предполагаемое значение плотности. Умножив площадь сечения трубки на среднюю скорость газа, получаем объемный расход. Значение массового расхода определяется при умножении объемного расхода на плотность газа. Некоторые расходомеры, указанного типа, измеряют температуру и давление газа, и используют полученные значения для нахождения величины плотности газа.
Несмотря на высокую точность измерения, эти расходомеры имеют ограничения по диаметру труб, на которых они могут эффективно использоваться. Более 90% расходомеров Кориолиса применяются на трубах с диаметром менее 5 сантиметров. Кориолисовые силовые расходомеры применяются для измерения чистых газов, которые перемещаются со скоростью, достаточной для её измерения в трубах до 5 см