24. Методы измерения уровня. Поплавк., буйк., гидростатич.

У ровень - это высота заполнения технологического аппарата жидкой или сыпучей средой. СИУ называются уровнемерами. Они делятся: 1- непрерывного действия - для измерения массы количества в-ва; 2- сигнализаторы предельных значений. СИУ классифицируют по диапазону измерения: широкого и узкого. 1^ые предназначены для учета кол-ва продукции и определяют уровень в диапазоне 0,5-20м. 2^ые – для САУ, диапазон 0-100-450мм. СИУ классифицируют по принципу действия: поплавковые, буйковые, гидростатические, электрические, ультразвуковые, весовые, радиоизотопные, визуальные, акустические.

Поплавковые СИУ. Представляют собой полые шары d=80-200мм, плавающие по поверхности. Разделяют на широкого и узкого диапазона. 2^ые делятся на фланцевые и камерные. Класс точности 1,5.

1^ые уравнение описывается состоянием равновесия:

G_гр=G_п- ρ*g*h₁. Повышение или понижение уровня изменяет h₁ и на него начинает действовать дополнительная сила выталкивания. В результате этого груз опускается до тех пор, пока глубина не станет = h₁. Для передачи информации о величине уровня используется сельсинная с-ма передачи информации. Диапазон измерения 0,12-0,20м, класс точности 0,14.

Буйковые уровнемеры. В основу положено яв-ие, описываемое законом Архимеда. Чувствительный элемент – цилиндрический буёк, находящийся в ж-сти вертикально. Он частично погружён в ж-сть, изготовлен из материала большей плотности, чем плотность среды. При изменении уровня будет изменяться масса буйка. Преобразование веса буйка в электрический сигнал осущ-ся с помощью преобразователя сила-давление, сила-ток.

Гидростатические.

Принцип действия основан на измерении давления, созданного столбом ж-сти: Р= ρ*g*h, его измеряют следующим образом:

1- манометр подключается на высоте min уровня ж-сти;

2 - с помощью дифманометра, подключенного к min уровню ж-сти и газовому пространству над уровнем ж-сти, используется в закрытых резервуарах. Для измерения уровня раздела фаз устанавливается уравнительный сосуд1, в к-ый выдавливается ж-сть и вновь переливается в резервуар. Перепад давления определяется как: ΔР=ρ*g*(h_мах-h), при h=0 ΔР =мах, h= h_мах ΔР=0.

25

26. Си концентрации в смесях жидкости или газах. Сигнал анализаторов в случае бинарной смеси.

В технологических процессах используют в-ва в различных агрегатных состояниях. Все реальные в-ва содержат примеси в разных кол-вах. Если говорят анализируемое в-во, то им. в виду смесь. Каждая смесь содержит 2 и > сост-е части, к-рые наз-ся компоненты смеси. В пром.обычно используют качественные(какие в-ва входят в смесь) и количественные(хар-ют конц. в-в в смеси) анализ. Конц-ция – это отношение кол-ва компонентов к кол-ву всей смеси. Различают след. виды конц-ции: массовую, объемную и мольную. Определ. в процентах или в долях единиц. Смеси в-в принято делить на бинарные смеси (из 2 комп-ов), многокомпонентные смеси (3 и >), псевдобинарные - многокомпонентная смесь, к-рая в данном анализе может рассматриваться как бинарная. Измер.конц.след.метолами:

1.физический(измерение физ. величин присущих исслед. компонентам), 2.физико-химич.(основан на хим. превращениях и измерениях физ. пар-ров – продукт этих превращений), 3.химич.(хим. превращения и измерение колич. соотнош-я прод-тов р-ции ).

Представленные методы анализа м.б. реализованы с преобраз-ем анализир-го в-ва и без оного, при этом исп-ся физ. и хим. методы преобраз. Физич. – измен-ся лишь физ. св-ва, а состав ост-ся пост-ым

Химич. – меняется полностью состав. Средства измерений подразделяют на: избирательные(селективные) и интегральные. СИ, предназнач-е для анализа состава и свойств в-ва – анализаторы. Анализаторы классифицируют по принципу действия:

1.физич.: механич-е, диффузионные, тепловые, сорбционные, магнитные, радиоизотопные, спектральные, оптические, хромотографические, диэлькометрические; 2.физ.-хим.: электрохим., термохим., ионизацион., хемилюминестентные;

3.хим.: титрометрич., объемный, манометрич.

Измерение конц. осущ.измерением какого-л. физико-хим. св-ва в смеси и вычисление этой зависимости в с-ме уравнений:

U=k_пр*П_см=k*f(C₀;C_н); П_см – пар-р смеси или его физ. св-во, С₀- конц. определяемого компонента, С_н- конц. не определяемого компонента

C₀+C_н=1(100%); т.к. С_н=1-С₀, то U(сигнал анализатора)=k_пр*f(С₀;1-С₀)

Учитывая аддитивность физ-хим. св-в можно записать: U=k_пр*П_см=k_пр(П₀*С₀+П_н*Сн)=k_пр(П₀*С₀+П_н(1-С₀))=k[П₀*С₀+П_н(1-С₀)]=k_пр*П₀*С₀+k_пр*П_н-k*П_н*С₀=k_пр*C(П₀-П_н)+k*П_н;

U=k*C₀+U₀- линейная стат. хар-ка сигнала анализатора, k- коэф. Преобразования, U₀- нач. уровень сигнала.

27. Газоанализаторы. Методы газового анализа. Термокондуктометрический, магнитные, диффузионные газоанализаторы.

В хим. промышленности используются методы:

Термокондуктометрический; Магнитный; Сорбционный; Диффузионный.

Термокондуктометрические газоанализаторы. Принцип действия основан на процессе теплопереноса газа под действием градиента температуры.

Теплопроводность определяет кол-во тепловой энергии, проходящей через сечение в-ва в единицу времени под действием градиента температур.

λ - коэф-нт теплопроводности, F-площадь, dτ/dl- градиент температур. Для смеси газов: .

Измерение конц-ции газов осущ-ся с помощью термокондуктометрических ячеек, принцип действия к-ых заключается в изменении электрического сопротивления терморезистора(Pt-Pt) в процессе теплопередачи тепла от терморезистора к стенкам камеры. Тепловой поток от терморезистора отводится целым рядом состовляющих:

Q=q_г+q_k+q_изл+q_кр, где q_г – составляет поток тепла за счет теплопроводности слоя газа; q_k-конвективная составл-ая ; q_изл- излучающая способность; q_кр- поток отводится через крепление.

Однако скорость и температуру подачи газа выбирают такой, чтобы теплопередача осущ-лась за счет 1^ой состав-ей. В случае равенства теплопроводностей в измер-ом и вспомогательном канале на измерительной диагонали при появ-ии в анализируемом газе отличной от вспомогательной компоненты условия теплопередачи изменяются(разбаланс моста). При этом величина разбаланса моста будет определяться: ΔU=U_изм-U_срав; U_изм=(1/λ_анал)*К. U_срав=К*(1/λ_срав); ΔU=К*(1/λ_анал-1/λ_срав).

Магнитные газ-анализаторы. Все вещества по магнитным св-вам подразделяются на3 группы диамагнетики, ферромагнетики, парамагнетики. При внесении атома вещества в магнитное поле с индукцией В магнитный момент атома начинает концом вектора вращаться вдоль векторамагнит. индукции. Кол-ной хар-кой степени намагниченности вещ-ва служит величина М=Рm/Vк. Отношение магнитного момента к обьёму. Эта степень намаг-сти и напряж-ти магнитного полясвязаные между собой коэффициентом М=æ*Н, где æ- магнитная восприимчевость. По величине магнитная восприимчивость отличается друг от друга. В зависимости от магнито-газовосприи-ти делят на диамагнетики и парамагнетики. Магнитная восприимчиаость парамагнетиков явл-ся положит, диамаг-ки отриц. Парамаг-ами является кислород и его соед-ия, т.к. магнит. Воспри-вость в 100 раз большечем у др. газов поэтому кислород используют для измерения.

Диффузионный газоанализатор. Принцип действия их основан на переносе компонента смеси в поле градиента концентраций. Извесно что перенос газа в паровой среде связан с тепловым хаотическим движением молекул в сторону с большим обьёмом. В газах этот коэффициент потерь определяется молекулярными массами. При этом с увеличением темпер. коэ-т диффузии растет а с уменьшением падоет. Коэф-т определяется Д=1/√ М, где М – молек. масса. В газоанализаторе используют тв. тела через которые анализ-ий газ попадает в другую среду называемые мембранами.