Способ измерения плотности

Авторы патента:

G01N9/26 - путем измерения разности давлений

Владельцы патента RU 2398213:

Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ" (RU)

Способ измерения плотности может найти применение в различных отраслях промышленности, таких как химическая, лакокрасочная и пищевая промышленность, для контроля плотности твердой фазы гетерогенных систем. Способ измерения плотности заключается в том, что при помещении контролируемого вещества увеличивают объем измерительной емкости от первоначального значения пропорционально массе вещества. При этом после герметизации емкости уменьшают объем измерительной емкости до первоначального значения и измеряют изменение давления. Затем по измеренному изменению давления судят о плотности вещества. Техническим результатом изобретения является обеспечение процесса измерения плотности твердой фазы гетерогенных систем в едином измерительном процессе. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности твердой фазы гетерогенных систем (сыпучие материалы, тканые и нетканые материалы, пористая фильтрующая керамика, газонаполненные пластмассы (поропласты) и др.), и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Известен способ измерения плотности путем измерения массы и объема вещества, позволяющий измерять пикнометрическую плотность вещества (Макаров Ю.И. Аппараты для смешивания сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973. - 216 с.). В таком способе осуществляют взвешивание пробы вещества, после чего определяют его объем, путем погружения в сосуд с жидкостью и фиксации объема вытесненной веществом жидкости. После измерения массы m_в и объема V_в вещества определяют плотность ρ_в вещества из отношения ρ_в=m_в/V_в.

Основной недостаток такого способа состоит в том, что он не применим для измерения плотности пористых и сыпучих веществ, не допускающих смачивания какой-либо жидкостью.

Известен способ измерения плотности, состоящий в том, что измерительную емкость с контролируемым веществом заполняют газом и об объеме судят по изменению абсолютного давления в ней, а плотность определяют делением массы на полученный объем (Кивилис С.С. Плотномеры. М.: Энергия, 1980. - с.156).

Недостатком способа, принятого за прототип, является отсутствие единого процесса, обеспечивающего измерение плотности.

Технической задачей изобретения является обеспечение процесса измерения плотности твердой фазы гетерогенных систем в едином измерительном процессе.

Поставленная техническая задача достигается путем помещения контролируемого вещества в измерительную емкость, герметизации ее, изменения ее объема и измерения изменения давления, при этом при помещении контролируемого вещества увеличивают объем измерительной емкости от первоначального значения пропорционально массе вещества, а после герметизации емкости уменьшают ее объем до первоначального значения и измеряют изменение давления, по которому судят о плотности вещества.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ измерения плотности.

Устройство для измерения плотности состоит из измерительной емкости 1 с крышкой 2. Дно 3 емкости 1 выполнено подвижным и закреплено на боковой стенке, например с помощью чулковой мембраны 4. Дно 3 расположено на пружине 5 и соединено со штоком 6. На подвижном дне 3 размещено контролируемое вещество 7 или изделие неправильной формы. На штоке 6 размещен ограничитель 8. К емкости 1 подключен манометр 9.

В начальный момент времени контролируемое вещество 7 в емкости 1 отсутствует. Дно 3 занимает положение, при котором объем емкости 1 равен V. Установление начального положения дна 3 производится перемещением ограничителя 8 на соответствующую величину.

Сущность способа измерения плотности заключается в следующем.

При помещении контролируемого вещества 7 в измерительную емкость 1 происходит перемещение дна 3 и сжатие пружины 5 на величину Δh

где F - сила, действующая на дно 3 со стороны контролируемого вещества 7, H; m - масса контролируемого вещества 7, кг; g - ускорение свободного падения, м/с²; с - жесткость пружины 5, Н/м.

Объем V емкости 1 увеличивается на величину

где S - площадь сечения дополнительно образованного объема, м².

Газ в емкости 1 можно считать идеальным.

После помещения контролируемого вещества в емкость 1, последнюю герметично закрывают крышкой 2, состояние газа будет описываться уравнением Менделеева-Клапейрона

где P_атм - атмосферное давление, Па; V_в - объем твердой фазы контролируемого вещества, м³; Θ - масса газа, кг; R - газовая постоянная, ; T - абсолютная температура газа, K.

Штоком 6 перемещают дно 3, переводя его в начальное положение. При этом происходит сжатие газа, состояние которого будет описываться уравнением

где ΔP - увеличение давления в измерительной емкости 1, Па.

При постоянстве и равенстве правых частей уравнений (3), (4) на основании закона Бойля-Мариотта

Из (5) выразим ΔP в виде

Учитывая, что из (1) и (2) ΔV=km, где , запишем (6) в виде

Таким образом, в предлагаемом способе измерения о плотности контролируемого вещества 7 судят по величине изменения давления ΔР в измерительной емкости 1, происходящего за счет сжатия изолируемого объема (V+ΔV) емкости 1 на величину ΔV, пропорциональную массе контролируемого вещества.

Преимуществом способа является то, что он является автономным, не требующим для реализации дополнительных источников энергии, при этом плотность оценивается по массе и объему контролируемого вещества в едином измерительном процессе.

Способ измерения плотности путем помещения контролируемого вещества в измерительную емкость, герметизации ее, изменения ее объема и измерения давления, отличающийся тем, что при помещении контролируемого вещества увеличивают объем измерительной емкости от первоначального значения пропорционально массе вещества, после герметизации измерительной емкости уменьшают ее объем до первоначального значения и измеряют изменение давления, по которому судят о плотности вещества.

Изобретение относится к стройиндустрии, в частности к способам оценки качества твердых неорганических материалов, преимущественно имеющих мелкопористую структуру, и может быть использовано в строительстве, геологии и минералогии.

Скоростной плотномер и массовый расходомер // 2393433

Способ определения физических свойств жидкости // 2391646

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам контроля поверхностного натяжения и плотности жидкости, и может найти применение в различных отраслях промышленности, таких как нефтяная, химическая, микробиологическая, пищевая и др.

Плотномер-расходомер жидких сред // 2378638

Плотномер-расходомер жидких или газообразных сред // 2359247

Изобретение относится к области измерения параметров жидкости или газа непосредственно в потоке и может найти применение в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Газовый плотномер (варианты) // 2350925

Изобретение относится к области анализа материалов путем определения их плотности и может быть использовано на тепловых электростанциях и других промышленных предприятий в качестве прибора для контроля качественных характеристик топливного газа.

Плотномер жидких или газообразных сред // 2348918

Способ определения расхода двухфазной смеси // 2339006

Изобретение относится к расходоизмерительной технике паро-газожидкостных смесей и может использоваться при определении расхода двухфазной смеси при исследовании аварийных режимов на крупномасштабных стендах.

Способ определения поверхностного натяжения и плотности жидкости // 2328722

Определение удельной поверхностной энергии руд // 2323431

Изобретение относится к извлечению полезных компонентов из руд при обогащении полезных ископаемых. .

Способ измерения параметров многофазного потока и устройство для его осуществления // 2415385

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для покомпонентного измерения потока нефти, который, как правило, дополнительно содержит свободный газ и воду, а также может быть использовано при измерениях газовых потоков в магистральных газопроводах, двухфазных потоков в различных областях промышленности, для замера трудно учитываемых жидкостей, например глинистые и цементные растворы

Устройство для измерения плотности жидкости // 2418287

Изобретение относится к устройству и служит для определения концентрации азотной кислоты, тяжелых элементов и других веществ в технологических растворах радиохимического производства в аппаратах без избыточного давления при переработке отработанного ядерного топлива по значению измеренной плотности раствора

Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе // 2452935

Изобретение относится к измерительной системе для измерения плотности среды, являющейся изменяющейся в отношении термодинамического состояния, в частности, по меньшей мере, частично сжимаемой, протекающей в технологическом трубопроводе, таком как технологическая магистраль или труба, вдоль оси потока в измерительной системе

Способ определения содержания конденсата в пластовом газе // 2455627

Изобретение относится к области исследований газоконденсатных разведочных и эксплуатационных скважин

Способ определения плотности жидкости в скважине // 2544882

Изобретение относится к теории и практике эксплуатации нефтедобывающих скважин с помощью глубинно-насосного оборудования и может использоваться в нефтяной промышленности как способ определения плотности жидкости в межтрубном пространстве действующей скважины. Способ реализуется тем, что давление в зоне глубинного насоса определяют по стационарному датчику, а давление на газожидкостном разделе в межтрубном пространстве РГЖР определяют расчетным путем по формуле Лапласа-Бабинэ при наличии информации по температуре и коэффициенту сверхсжимаемости z. При отсутствии этих данных по скважине необходимое давление РГЖР рассчитывают по аналогии с жидкой фазой, а именно - как сумму устьевого давления и дополнительного давления, создаваемое столбом газа от устья до уровня жидкости. Искомую плотность жидкости определяют исходя из полученных значений давления в зоне насоса и газожидкостного раздела. Техническим результатом является обеспечение возможности получать информацию с необходимой частотой, а также снижение стоимости работ по получению информации о плотности жидкости в межтрубном пространстве. 1 ил.

Способ определения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения при малых дыханиях резервуаров // 2561660

Изобретение относится к области хранения и транспортировки нефти и нефтепродуктов. Способ оценки количественных потерь нефти и нефтепродуктов от испарения при малых дыханиях резервуара, оборудованного дыхательным клапаном, заключается в контроле над изменением избыточного давления в резервуаре и предусматривает регистрацию значения избыточного давления, атмосферного давления, средних значений температуры газового пространства в резервуаре, определение изменений массовой концентрации углеводородов в газовом пространстве резервуара, определение массовых потерь от испарения при вытеснении обогащенной парами углеводородов по определенным формулам. Обеспечивается повышение точности определения массовых потерь. 1 табл., 1 пр.

Способ защиты установки электроцентробежного глубинного насоса // 2573613

Изобретение относится к теории и практике эксплуатации нефтедобывающих скважин с помощью установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) и может использоваться в нефтедобывающей промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности защиты установки электроцентробежного насоса. Способ защиты установки электроцентробежного глубинного насоса заключается в отключении электропитания погружного электродвигателя установки при показании датчика глубинной телеметрии, равном или ниже определенной заданной величины. Один датчик давления устанавливают на приеме электроцентробежного насоса (ЭЦН), второй датчик давления устанавливают в межтрубном пространстве на устье скважины. Величину Pмин - давления датчика, при котором и ниже которого отключается работа ПЭД, рассчитывают в постоянном режиме времени как сумму двух давлений: давления столба жидкости над датчиком Pгидро и давления газа над газожидкостным разделом (динамическим уровнем) PГЖР: Pмин=Pгидро+PГЖР, причем величина PГЖР определяется расчетным путем исходя их показаний второго - устьевого датчика давления, а давление Pгидро задается постоянной величиной исходя из скважинных условий и характеристик глубинного насоса. 1ил., 1 табл.

Устройство для измерения плотности и уровня жидкости // 2604477

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах измерения параметров жидких сред, например, в химической, нефтяной и других отраслях промышленности, где требуется учет количества жидкости (масса, объем), хранящейся в резервуарах. Устройство для измерения плотности и уровня жидкости содержит дифманометр, который соединен плюсовой камерой с трубой, погруженной в контролируемую среду, а минусовой камерой - со свободным от жидкости пространством резервуара, двухпоплавковый датчик уровня, измерительный элемент которого установлен внутри трубы, а сама труба выполнена в виде колокола с расширением в нижней его части (далее - колокол). Первый поплавок датчика уровня охватывает колокол снаружи, а второй поплавок находится под колоколом в расширенной его части на измерительном элементе датчика уровня. Измерительный элемент датчика уровня и колокол герметично соединены в верхней части колокола, при этом между ними присутствует зазор, позволяющий передавать воздействие гидродинамического давления в плюсовую камеру дифманометра, герметично соединенную с колоколом. Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение конструкции устройства, обеспечивающего оперативный контроль средней плотности жидкости в резервуаре с помощью простой технологии процесса измерений. 1 ил.

Определение характеристики текучей среды для многокомпонентной текучей среды с сжимаемыми и несжимаемыми компонентами // 2604954

Предусмотрен способ определения характеристик текучей среды для многокомпонентной текучей среды. Способ включает в себя этап измерения первой плотности, ρ1, многокомпонентной текучей среды, содержащей один или более несжимаемых компонентов и один или более сжимаемых компонентов в состоянии первой плотности. Способ дополнительно включает в себя этап регулировки многокомпонентной текучей среды из состояния первой плотности в состояние второй плотности. Затем вторая плотность, ρ2, многокомпонентной текучей среды измеряется в состоянии второй плотности, и определяются одна или более характеристик текучей среды по меньшей мере одного из сжимаемых компонентов или несжимаемых компонентов. Причем пропорция одного или более несжимаемых компонентов и одного или более сжимаемых компонентов в потоке многокомпонентной текучей среды является, по существу, одинаковой при состоянии первой плотности и состоянии второй плотности. Технический результат - улучшение измерений. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ измерения вертикального профиля плотности морской воды и устройство для его осуществления // 2631017

Изобретение относится к области экспериментальной океанографии, предназначено для непосредственного измерения вертикальных профилей плотности, температуры и скорости течения в море и может быть использовано в промышленности и на транспорте для определения тех же параметров в жидких средах, а также для контроля загрязнений морской воды. Согласно заявленному способу в море погружают трубку, у которой нижнее отверстие открыто, а верхнее присоединено к компрессору воздуха, которым осуществляют управляемое нагнетание-стравливание воздуха в трубке в заданном диапазоне давления. Фиксируют относительно вертикали положения уровней z1 и z2 воды в трубке, измеряют разносное давление внутри трубки и атмосферного на уровнях z1 и z2 соответственно P(z1) и P(z2) при ускорении свободного падения g, и рассчитывают среднюю плотность слоя воды между уровнями z1 и z2 по выражению: Согласно заявленному устройству оно содержит погруженную вертикально в море трубку, у которой нижнее отверстие открыто, а верхнее присоединено к управляемому компрессору воздуха и датчику разницы давлений воздуха внутри трубки и атмосферного, выход которого подключен к одному из входов блока электроники, к двум другим входам которого подключены соответственно первый распределенный термопрофилемер, уложенный вдоль трубки внутри ее, и второй распределенный термопрофилемер, уложенный вдоль трубки снаружи ее. Выход блока электроники подключен к процессору, выход управления которого соединен с входом управляемого компрессора воздуха. При этом трубка преимущественно выполнена жесткой. Техническим результатом заявленных способа и устройства является простота и надежность их эксплуатации и широкая область применения, а также высокая точность измерения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.