Акустоэмиссионный способ контроля стабильности перекиси водорода

 

Изобретение относится к области оперативного контроля жидкости и предназначено для определения стабильности высококонцентрированных растворов перекиси водорода. Повышение достоверности и оперативности оценки стабильности перекиси водорода в крупногабаритных сложных емкостях достигается за счет того, что экспериментально устанавливают зависимость активности акустической эмиссии, возникающей в процессе выделения кислорода из перекиси, от скорости его выделения. В процессе эксплуатации регистрируют активность акустической эмиссии, возникающей в контролируемой перекиси, и по изменению активности акустической эмиссии, используя установленную зависимость, определяют скорость выделения кислорода из перекиси, по которой судят о стабильности контролируемой перекиси. 1 ил.

Изобретение относится к области оперативного контроля жидкости, и предназначено для определения стабильности высококонцентрированных растворов пероксида водорода.

Известен способ для непрерывного определения и измерения газовых пузырьков в стоячей или текущей гидравлической жидкости [2], заключающийся в том, что с помощью ультразвуковой аппаратуры измеряют количество и размеры выделившихся пузырьков газа. К недостаткам способа относится необходимость установки в емкость для хранения жидкости - системы датчиков, состоящую из излучающей головки и приемных устройств, которые имеют непосредственный контакт с контролируемой жидкостью, низкая выявляемость мелких пузырьков, а также сложность технической реализации на крупных емкостях со сложной внутренней геометрией (наличие криволинейных участков, трубопроводов, теплообменников и другого внутреннего оборудования).

Известен также способ определения газа в жидких металлах или метод Воронцова [3], заключающийся в том, что на пробах с известным содержанием газа определяют зависимость между содержанием газа в пробе и суммарной акустической эмиссии за время кристаллизации. Затем берут пробу исследуемого металла нагревают до плавления и охлаждают. Кристаллизация пробы генерирует импульсы акустической эмиссии, которые регистрируются как суммарная акустическая эмиссия. Содержание газа определяется по полученным зависимостям.

Однако метод Воронцова обладает рядом недостатков и ограничений: метод разработан только для жидких металлов, применим во время их кристаллизации, требует взятие проб, а следовательно используется в лабораторных условиях и не учитывает неоднородность распределения газа по объему.

В качестве прототипа выбран способ оценки стабильности перекиси водорода по показателю термостабильности [1], заключающийся в том, что пробу перекиси водорода нагревают до 100^oС и газометрическим методом определяют скорость ее разложения. В течение двух часов измеряют объем выделившегося кислорода и по нему судят о стабильности перекиси водорода. Недостатки способа заключаются во взятии пробы, в длительном анализе в лабораторных условиях, в необходимости нагрева и в невозможности проведения непрерывного контроля.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в повышение достоверности и оперативности оценки стабильности перекиси водорода в сложных крупногабаритных емкостях при сокращении затрат времени и средств за счет использования аппаратуры акустической эмиссии и автоматизации процесса обработки параметров контроля.

Поставленный результат достигается тем, что экспериментально устанавливают зависимость активности акустической эмиссии, возникающей в процессе выделения кислорода из перекиси от скорости его выделения, в процессе эксплуатации регистрируют активность акустической эмиссии, возникающей в контролируемой перекиси и по изменению активности акустической эмиссии, используя установленную зависимость, определяют скорость выделения кислорода из перекиси, по которой судят о стабильности контролируемой перекиси.

На чертеже представлена одна из возможных схем установки для реализации способа контроля стабильности перекиси водорода.

Установка для осуществления способа состоит из емкости 1 для перекиси водорода, выполненную из сплава АДО, калиброванных преобразователей акустической эмиссии (далее ПАЭ) 2.1, 2.2 и 2.3 с частотным диапазоном от 20 до 600 Кгц и усилением 40 дБ, которые преобразуют механические колебания в электрические импульсы, коммутатора 3, аппаратуру АЭ-контроля 5, ЭВМ со средствами сопряжения 6 и программного обеспечения 7. Для регистрации температуры, барометрического давления и объема выделившегося кислорода в соответствии с ближайшим аналогом используется анероид, термометр, газовая бюретка 8.

Предлагаемый способ реализован на примере контроля стабильности 30% раствора перекиси водорода.

Перекись водорода 4 заливается в предварительно пассивированную емкость 1. Увеличение скорости разложения перекиси водорода достигается добавлением в раствор катализатора (кусочков сплава ПОС 30, массой по 5 г), которое сопровождается активным выделением пузырьков кислорода. Акустические сигналы, сопровождающие процесс газовыделения, проходят через алюминиевый корпус, регистрируются ПАЭ 2.1, 2.2 и 2.3 и преобразуются в электрические импульсы. Далее с каждого ПАЭ импульсы передаются через коммутатор 3 на аппаратуру АЭ-контроля 5. В качестве аппаратуры АЭ-контроля используется акустоэмиссионное средство диагностирования "Поиск-2", разработанное ППФ "Технологическая аппаратура". Параметры контроля отображаются на мониторе ЭВМ в виде либо таблицы, либо графика зависимости активности АЭ от времени.

С помощью газовой бюретки, барометра и анероида определяют параметры газовыделения стандартным методом (например, скорость газовыделения). Проведенные исследования показали корреляционную зависимость акустической эмиссии от скорости газовыделения.

Источники информации, принятые во внимание 1. ГОСТ Р50-632-93 "ВОДОРОДА ПЕРОКСИД. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ. 2. Заявка к патенту ФРГ 3210591, класс G 01 N 29/00, "Устройство для непрерывного измерения содержания пузырьков в гидравлических жидкостях".

3. Патент RU 2052810, класс G 01 N 29/14, 1996.

Формула изобретения

Акустоэмиссионный способ контроля стабильности перекиси водорода по скорости выделения из нее кислорода, отличающийся тем, что экспериментально устанавливают зависимость активности акустической эмиссии, возникающей в процессе выделения кислорода из перекиси, от скорости его выделения, в процессе эксплуатации регистрируют активность акустической эмиссии, возникающей в контролируемой перекиси, и по изменению активности акустической эмиссии, используя установленную зависимость, определяют скорость выделения кислорода из перекиси, по которой судят о стабильности контролируемой перекиси.

РИСУНКИ

Рисунок 1