Концентратомервсеооюгндр

 

О П И С А Н И Е 379855

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04ЛII.1970 (№ 1410635/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 20ЛЧ.1973. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 31.VII.1973

М. Кл. G Oln 9 18

Комитет по делам изобретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 543.2(088.8) Авторы изобретения

В. С. Багдасарян, Е. И. Перлов, Ю. И. Невский, М. А. Нубарян и А. Д. Трифонов

Заявитель

ВСЕСОЮ-g

)Ч С ;,Ä T«",т«y;.««« ääi«

-.« тъ Л" .2T". -,,«к

КОН ЦЕНТРАТОМЕР

L Лй FyDP

N E+DP где Е—

Лй— исходное постоянное плечо рычажной системы, мм; коррекция погружения пьезометрической трубки, мм; температурный градиент, С. выходное давление манометра (0,2 — 1,0 кгс/см ); коэффициенты рассчитываемые для каждой испытуемой жидкости и принятых пределов изменения температуры и концентрации.

20

N,М,F,DиЕ—

Изобретение относится к области испытания физико-химических характеристик жидкостей и может быть использовано для измерения концентраций жидкостей, например кислот, имеющих нелинейную зависимость между концентрацией, плотностью и температурой.

Известны приборы, измеряющие плотность жидкости с компенсацией по температуре, шкалы которых градируют в процентах концентрации.

Известный пьезометрический плотномер содержит цилиндрический сосуд, через который протекает контролируемая жидкость, пьезометрическую трубку, узел термокомпенсации, связанный с рычажной системой, изменяющей глубину погружения сопла пьезометрической трубки на величину, пропорциональную изменению температуры, вторичный прибор и систему подготовки воздуха.

В известном плотномере не учитывается поправка на температурную компенсацию, обусловленную изменением концентрации кислоты, что приводит к увеличению приборной погрешности в средних зонах измеряемого диапазона плотности, необходимости сужения диапазона измерения, а также к невозможности его применения для измерения в широком диапазоне концентраций жидкостей, например кислот, имеющих нелинейную зависимость между концентрацией, плотностью и температурой.

Предлагаемый концентратомер позволяет повысить точность измерений благодаря введению в его рычажную систему подвижной опоры, перемещающейся пропорциональ5 но выходному сигналу концентрации контролируемого раствора, и осуществить нелинейную коррекцию глубины погружения пьезометрической трубки в соответствии с формулой

Значения коэффициентов для различных растворов кислот в часто встречающихся на

30 практике пределах изменения концентрации и температуры кислоты приведены в таблице 1.

379855

Таблица 1 макс>

Сс>

>мин> С

Смакс вес. %

Щ J>>Iъ

F,мм D,мкм

Е,мм М,мм

N, мм

Кислота оС и/и. вес. а6

97,305

171,300

89,182

36,659

20,923

53,279

7,716

16,618

23,404

26,163

34,374 где р — плотность р а створ а, г/см3, tp — температура раствора, С;

Ср — концентрация раствора, вес. %.

Значения коэффициентов а, b, 1 и m для серной, соляной, фосфорной и азотной кислот для различных интервалов варьирования концентрации и температуры сведены в таблицу 2.

Уравнение (1) получено путем исследования зависимостей плотности от концентрации и температуры для многих растворов кислот.

Установлено, что при изменении концентрации кислоты на 15 — 20% с относительной погрешностью до 1,0% эти зависимости описываются уравнением вида р = а + 6 Cp — (l + mCp)t ð, (2) Таблица 2

c,„„„„„, вес, %

>макс сс

Со вес.

g. 103

Кислота и/и.

0,813661

0,920821

0 914260

0,969770

0,003300

1,006798

1,000690

0,986290

0,993180

1,010440

1,076410

0,2747

0,5704

0,3300

0,2200

0,3185

0,3776

0,2799

0,2180

0,006680

0,2136

0,3713 преобразований уравнение (2) можно привести к виду, удобному для определения глубины погружения пьезометрической трубки в зависимости от концентрации, плотности и температуры:

Исходя из условия равенства нулю приращения произведения высоты погружения пьезометрической трубки на плотность, что соответствует постоянству сигнала концентрации независимо от температуры, после ряда

Счакс Смин > 1 Смакс Смин1

L.hh

0,65

1 г

4

6

8

1

3

5

7

9

Н3504

Н380, НзР04

НЗР04

НС!

HCl

HNOз

HNQ

Н > >03

Навоз

Н> >03

Н,804

Н.$04

НзРО4

HCI

HCI

HNO3

HNO3

HNO3

Н1ЧОз

HNO3

HN0з

1

1

21

21

28,250

24,210

21,490

13,483

12,265

5,398

14,065

15,585

14,747

14,140

8,661

142,417

123,695

120,852

111,818

102,146

98,569

96,699

107,108

116,759

119,986

129,828

0,011653

0,009845

0,008692

0,007339

0,005244

0,004932

0,006254

0,006982

0,006680

0,006415

0,005260

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

10,4189

5,5349

7,4453

13,7209

22,9923

9,3441

37,1786

39,9957

44,1317

44,7313

46,2583

0,883

0,402

0,480

0,740

0,846

0,336

1,569

1,870

1,952

1,897

1,602

379855 где Й=

Р= г=

h l;

h m; а — l (to+Ì,ð);

b — m (t,+Û„,); л л акс иин . - ср—

) 40

С вЂ” кон центр а ция кисл о ты.

Плотность растворов кислот в уравнение (3) входит косвенно через коэффициенты и переменные.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема концентратомера; на фиг. 2 — кинематическая схема рычажной системы с обозначением плеч в соответствии с уравнениями (1) и (3).

Концентратомер состоит из цилиндрического сосуда 1, через который протекает контролируемая жидкость; погружной пьезометрической трубки 2; узла 8 термокомпенсации, связанного с рычажной системой, содержащей двухплечий рычаг 4, шарнирно соединенный с пьезометрической трубкой 2, и рычаг 5 с подвижной опорой б; вторичного прибора 7; манометра 8 и системы 9 подготовки воздуха (типа БПВШ-1).

Рычаги 4 и 5 соединены между собой посредством звена 10. Подвижная опора б штоком 11 связана с сильфонным пневмоприводом 12, воспринимающим выходное давление, контролируемое манометром 8, и отрабатывающим положение подвижной опоры б, пропорциональное выходному давлению в диапазоне 0,2 — 1,0 кгlсм . Подача воздуха в пьезометрическую трубку 2 осуществляется по гибкому резиновому шлангу 13.

Цилиндрический сосуд 1 в верхней части снабжен сливной коробкой 14, крышка 15 которой служит платой для размещения опор рычагов, пневмопривода и направляющих.

Концентратомер работает следующим образом.

При постоянстве концентрации контролируемой жидкости и ее температуры положение подвижной опоры б и рычагов 4, 5 остается неизменным; при этом выходное давление, регистрируемое манометром 8 и вторичным прибором 7, пропорционально концентрации жидкости. С изменением только кон5

15 го

35 центрации (при t=Const) меняется плотность жидкости, что сказывается на величине выходного давления.

Поскольку выходное давление одновременно действует и на сильфон 12, шток П которого связан с подвижной опорой б, то при этом последняя перемещается на величину, пропорциональную величине изменившегося давления. Это перемещение изменяет значение составляющей D в уравнении (3), т. е. плеча D кинематической схемы (фиг. 2), а следовательно, и соотношение плеч рычажной системы. Изменение погружения пьезометрической трубки 2 при этом соответствует необходимой поправке, обусловленной изменением концентрации кислоты.

При изменении температуры жидкости, протекающей через прибор, происходит расширение (или сжатие) баллона термокомпенсатора, связанного с рычагом 5. При этом поворот рычага 5 вокруг опоры б приводит к подъему (или опусканию) пьезометрической трубки 2 на величину, пропорциональную изменению температуры жидкости, т. е. в показания концентратомера вносится температурная компенсация. Одновременно перемещается подвижная опора б, что, в свою очередь, компенсирует нелинейность связи концентрация — плотность, В том случае, когда происходит одновременное изменение кон центр ации и температуры жидкости, прибор отрабатывает сигнал, пропорциональный измеряемой концентрации с поправкой на плотность и температуру.

Предмет изобретения

Концентратомер, содержащий сосуд с анализируемой жидкостью, пьезометрическую трубку, соединенную с помощью гибкой трубки с системой подачи воздуха, манометр и узел термокомпенсации, связанный посредством рычажной системы с пьезометрической трубкой, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения точности измерения, рычажная система снабжена подвижной опорой, соединенной через шток с сильфон ным пневмоприводом, воспринимающим выходное давление пьезометрической трубки.

379855

Фиг 1

Фиг. 2

Редактор Э. Мельниченко

Заказ 1902/12 Изд. № 1484 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Т. Родителева

Техред Л. Богданова

Корректоры: М. Коробова и Л. Корогод