Устройство для измерения содержания взвесей в жидких средах

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ВЗВЕСЕЙ В ЖИДКИХ СРЕДАХ, содержащее проточную кювету с входным и выходшлм патрубками, источник света и фотоприелвгак , расположенные на оси, перпендикулярной направлению потока среды, а также устройство регистрации, соединенное с ; выходом фотоприемника, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерений, проточная кювета выполнена открытой Сверху и разделена на осадительную и измерительную части перегородкой в форме части лемнискаты, симметричной относительно точки перегиба лемнискаты и ограниченной ее вершинами, причем край вогнутой части перегородки соединен с дном кюветы, верхняя часть перегородки выполнена поворотной относительно оси, проходящей через точку перегиба лемнискаты, перпенди-. кулярно направлению потока среды, источник света и фотоприемник расположены в измерительной части кюветы, выходной патрубок раз- cs i мещен в измерительной части кюветы ниже . (Л оси источника света и фотоприемника, а осадительная часть кюветы снабжена устройством отвода осадка.,

СОК) 3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3 511 G 01 N 21/05

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО иДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3644758/18 — 25 (22) 20.09.83 (46) 07.11 84. Бюл. N 41 (72) Г. И..Тимченко и О. M. Яхно (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической уеволюции (53) 621.383 (088.8) (56) 1. Ваня Я. Анализаторы газов и жидкостей. М., "Энергия", 1970, с. 214.

2. Гринштейн М. М., Кучикян Л. М. Фотоэлектрическиз концентратомеры для автоматического контроля и регулирования. М., "Машиностроение", !966, с. 77 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СОДЕРЖАНИЯ ВЗВЕСЕЙ В ЖИДКИХ СРЕДАХ, содержащее проточную кювету с входным и выходным патрубками, источник света и фотоприемник, расположенные на оси, перпендикулярной направлению потока среды, а такÄÄSUÄÄ 1122932 Д же устройство регистрации, соединенное с; выходом фотоприемника, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, проточная кювета выполнена открытой Сверху и разделена на осадительную и измерительную части перегородкой в форме части лемнискаты, симметричной относительно точки перегиба лемнискаты и ограниченной ее вершинами, причем край вогнутой части перегородки соединен с дном кюветы, верхняя часть перегородки выполнена поворотной относительно оси, проходящей через точку перегиба лемнискаты, перпенди-. кулярно направлению потока среды, источник света и фотоприемник расположены в измерительной части кюветы, выходной патрубок раз- са мешен в измерительной части кюветы ниже, В оси аетоеника авета и фотоириемннка, à oca- Q) дительная часть кюветы снабжена устройством отвода осадка.

1122932

Изобретение относится к области автомати- ческого определения фотоэлектрическим способом содержания взвесей в жидких средах, содержащих газовые включения и. твердые шламы, и может быть использовано в биохимической промышленности, например, при производстве дрожжей.

Известно устройство для измерения содержания примесей в жидких средах, включающее источник света, фотоприемник, оптическую сис-1О тему и регистрирующую аппаратуру (11.

Недостатками данного устройства являются невозможность работы в потоке жидкости и сложность оптической системы.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения содержания взвесей в жидких средах, содержащее проточную кювету с входным и выходным патрубками, источник света и фотоприемник, расположенные на оси, перпендикулярной направлению потока среды, а также устройство регистрации, соединенное с выходом фотоприемника 121

Недостатком известного устройства является ненадежность при работе со средами, которые насышены газовыми и воздушными пузырьками и имеют в своем составе шламовые частицы (осадки). Удалить их с помощью обычных устройств, т. е. механических фильтров, не представляется возможным, так как во время

30 работы фильтр забивается, что приводит к появлению изменяющегося во времени перепада давления на нем. Это приводит к изменению скорости потока и появлению турбулизации потока в кювете. При этом ухудшаются процессы осаждения и газовыделения. Кроме того, установка фильтра связана с появлением дополнительных транспортных каналов, что увеличивает и без этого уже имеющееся транспортное запаздывание кюветы. Поэтому, чтобы такое устройство было работоспособным, 40 необходимо произвести удаление из потока газовых и воздушных пузырьков и шламовых осадков.

Целью изобретения является повышение точности измерения содержания взвесей в 45 жидких средах.

Поставленная цель достигается тем, что в

Ъ устройстве для измерения содержания взвесей в жидких средах, содержащем проточную кювету с входным и выходным патрубками, источник света и фотоприемник, расположенные на оси, перпендикулярной направлению потока среды, а также устройство регистрации, соединенное с выходом фотоприемника, проточная кювета выполнена открытой сверху 55 и разделена на осадительную и измерительную части перегородкой в форме части лемнискаты,, симметричной относительно точки перегиба лемнискаты и ограниченной ее вершинами, причем край вогнутой части лемнискаты соединен с дном кюветы, верхняя часть перегородки выполнена поворотной относительно оси, проходящей через точку перегиба лемнискаты,псрпендикулярно направлению потока среды, источник света и фотоприемник расположены в измерительной части кюветы, выходной патрубок размещен в измерительной части кюветы ниже оси источника света и фотоприемника, а осадительная часть кюветы снабжена устройством отвода осадка.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — проточная кювета, вид сбоку. !

Устройство включает источник 1 света, фото. приемник 2, проточную кювету, состоящую из осадительной 3 и измерительной 4 частей, перегородки 5 с поворотной верхней частью 6, а также входного 7 и выходного 8 патрубков, предназначенных для подвода и отвода измеряемого потока. Осадительная часть кюветы снабжена устройством 9 отвода осадков.

Выход фотоприемника соединен с устройством

1О регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый поток с содержащимися . примесями (шламом) и воздушными или газовыми пузырьками поступает через входной патрубок в осадительную часть 3 кюветы. В осадительной кювете необходимо отделить от потока шламовые частицы, а также воздушные или газовые пузырьки, которые сильно искажают (завышают) результаты проводимых измерений. Для осаждения частиц шлама из потока необходимо создать такой режим течения в осадительной кювете, чтобы создать наиболее благоприятные условия для их осаждения, что определяется выражением с р > л и реЬ, ц, где ьh I6 — время пребывания частиц в осадительной части кюветы, определяемое и скоростью движения потока; ььц — время, необходимое для выделения частиц из потока под действием сил тяжести, которое определ 5 ляется как я ы > = k, где ар 4 эмпирический коэффициент; 1ц — динамическая вязкость жидкости; S — путь прохождения выделяемых взвесей; ь р — разность плотностей выделяемых взвесеи и жидкости; r — радиус частиц взвеси; g — величина силы тяжести.

Выбор режима течения в осадительной части кюветы, способного существенно погасить кинетическую энергию потока, должен осушествляться в соответствии с такими параметрами, как скорость подьема пузырьков и,твердых частиц в потоке. Плавное изменение по высоте скорости обеспечивается в канале, образующей которого является перегородка

3 !122932 в форме части лемнискаты, описываемой уравнением (x2+ у2)2 " a2 (x2 a ) 0 в

2. декартовой системе координат. Именно такая форма перегородки, как показали экспериментальные исследования, обеспечивает оптимальную скорость подъема и удаления газовых пузырьков из среды с одной стороны, и вел личину времени пребывания дав, достаточную для удаления из среды твердых частиц шламов. Вместе с тем профиль канала в виде 10 лемнискаты исключает вихреобразование в осадительной части кюветы, обеспечивает равномерное распределение скорости потока в

„обласщ перехода к пленочному режиму течения. Поэтому установка сливной пере -ородки именно в виде лемнискаты позволяет осуществить наиболее полное удаление. газовых и воздушных пузырьков из потока, Наличие поворотной части 6 перегородки 5 дает возможность регулировать скорость осаж-. дения частиц в зависимости от их количества и размеров в потоке. Это достигается поворотом верхней части 6 вокруг оси вращения, в результате чего изменяется гидравлическое сопротивление потока и создаются благоприят- 25 ные условия для осаждения взвешенных частиц (шлама). Оседая, они собираются в нижней части осадителыюй кюветы. При накоплении осадка он периодически удаляется с помощью устройства 9 отвода, которое расположено

30 в нижней части кюветы.

Измерительный поток, свободный от шла вых взвесей и воздушных или газовых пузырьков, направляется в измерительную час кюветы для анализа содержимого продукта.

Так, попадая в поле светового потока, частицы измеряемого продукта поглониют; а частично и рассеивают исходный световой поток. На выходе фотоприемника 2 появляется сигнал, пропорциональный содержанию измеряемого продукта в сливе. Амплитуда сигнала регистрируется устройством 10. Точность измерений обеспечивается отсутствием в анализируемом потоке газовых и твердь|х включений и соответственно вызванной этими включениями фоновой засветки фотоприемника.

Предлагаемое устройство позволяет непрерывно в течение длительного времени получать достоверные результаты измерений, что повышает не только точность, но и надежность измерений. Устройство прошло промышленные испытания и рекомендовано к включению в систему автоматического управления (САУ) процессом сепарирования дрожжевых суспенэий.

Анализ продукта в сливе в известном устройстве производится путем отбора пробы вручную и дальнейшего анализа ее в лаборатории, что занимает около 4 ч, вызывает большие потери в производстве кормовых белков (дрожжей).

Так, например, при мощности сливной линии

20 м-/ч и концентрации продукта в сливе

2 г/л общее количество продукта, унесенного в слив в течение 4 ч работы, равно 160 кг, что при стоимости дрожжей 560 р/т составит потери в сумме 89,6 руб. мо- Таким образом, применение предлагаемого устройства для измерения содержания. взвесей только в одной линии производства дрожжевых суспензий дает экономический эффект около 90 тыс. рублей.

Составитель В. Калечиц

Техред Л.Микеш

Корректор О. Луговая

Редактор В. Иванова

Заказ 8129/35

Тираж 822

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент™, г. Ужгород. ул. Проектная, 4