Ротационные вискозиметры. (Рис. 15) [20]

Эти приборы имеют наибольшую точность и наиболее широкий диапазон измерений. Принцип действия основан на передаче момента количества движения от ведущего ротора к ведомому через слой анализируемой жидкости. M1 = k1ωη. (1). M2 = k2δ. (2). k1ωη = k2δ. δ = k1/k2*ωη = Kη. Известно много различных конструкций ведущего 3 и ведомого 4 ротора. Рис а – цилиндрический – шар; рис б – цилиндр – цилиндр; рис в – диск- диск. Обычно ведущий ротор 3 приводится в движение с помощью синхронного двигателя 1. В вискозиметре рис в), роторы расположены в камере, через которую прокачивается анализируемая жидкость, и покидает камеру через переливное отверстие. От вращающегося ротора 3 через анализируемую жидкость ведомому ротору 4 передается момент количества движения М1 из формулы (1). Этот ротор поворачивается. Под действием М1, а через шкивы 5 и 7 при этом растягивается пружинка 8, которая соединяется со шкивом 5 с помощью недеформируемой нити 11. Деформация пружины 8, которую можно наблюдать по шкале 4 которая несет информацию о вязкости, зависит от момента М2. При М1=М2 растяжение нити прекращается, откуда следует, что деформация пружины 8, однозначно определяется динамической вязкостью при постоянной угловой скорости ω. Вращение ведущего ротора К1 – конструктивный коэффициент, зависящий от параметров дисков и расстояния между ними. К2 – конструктивный коэффициент зависящий от жесткости пружины и размера шкивов. В промышленности ротационных вискозиметров пружина 8 соединяется с преобразователем П силы в унифицированный сигнал. Поэтому выходной сигнал П несет информацию о η. Класс точности: 0,5 – 1.

Рефрактометры. (Рис. 16) [21]

В некоторых ситуациях для определения качества продукции или состава бинарных многокомпонентных сред осуществляется измерение коэффициента преломления, которое происходит на границе двух сред: анализируемой и эталонной. Коэффициент преломления (рефракции) n определяется выражением: n = (sin d1/sin d2) = W1/W2. (1). С = K (n – nэ). Основная часть 0 стеклянная кювета 3. с двумя прозрачными окнами и стеклянной перегородкой 6. Луч света от источника 1, через оптическую систему 2, поступает в кювету. В камере 4, находится эталонная жидкостная среда с известным коэффициентом рефракции, а через камеру 5 прокачивается непрерывно анализируемая среда. Если коэффициент рефракции обоих сред одинаковы, то луч света не отклоняется (см. сплошную линию), он отражается от зеркальца 7, от отражающей грани призмы 9, установленной на подвижной платформе 8 и направляется к фотоприемникам 10 и 11, которые в данном случае освещены в разной степени. Они подключены к электронному усилителю 12, а т.к. фотоприемники включены встречно и их сигналы равны, то на выходе 12 сигнал равен 0 и поэтому вся подвижная система рефрактометра, остается в покое. Если коэффициент рефракции анализируемой среды отличается от коэффициента эталонной среды, то луч света в камере 5 отклоняется (см. пунктирную линию) и, например, в большей степени освещает фотоприемник 11; это вызывает на усилителе 12 сигнал отличный от 0. В усилителе этот сигнал преобразуется в сигнал электрического тока, усиливается и подается в обмотку управления реверсивного двигателя 13. Последний, кроме обмотки управления, имеет и сетевую обмотку, фазовое напряжение которой постоянно. В обмотку же управления реверсивного двигателя 13, подается напряжение, фаза которого зависит от того, какой из фотоприемников имеет большую освещенность, это определяет возможность вращения ротора двигателя в двух разных направлениях. При вращении ротора двигателя поворачивается платформа 8, а с ней вместе призма 9, до тех пор, пока не будет достигнута одинаковая освещенность фотоприемников 10 и 11. Узел поворота платформы 8, ротора двигателя 13 и стрелки 14 по шкале 15 определяется разностью коэффициентов рефракции анализируемой 4 n и эталонной nэ жидкостей. У современных рефрактометров разность может составлять 10-2 – 10-5, класс точности 2-3.

Анализаторы давления насыщенных паров. (Рис. 17) [22]

Давление насыщенных паров - одна из входных характеристик топлива и особенно бензина. Анализатор давления насыщенных паров по схеме А устанавливают на так называемой контрольной тарелке. а) и фортификационной колонне 1, обычно в соответствии с технологией процесса, по данной тарелке должна получаться первая среда, соответствующая принятому значению показателя качества. С – после конденсации датчик содержит – сильфонную коробку 3, сильфон 4. Внутренняя полость коробки частично заполнена анализируемой жидкостью с заданным значением показателя качества, данном случае - давления насыщенных паров для двухкомпонентных (бинарных) сред. Однозначно определяет состав жидкой среды в процессе в процессе работы датчика. Сильфонная коробка преобразует температуру, соответствующую данной тарелке. Поэтому во внутренней полости коробки возникает давление паров соответствующее заданному составу продукта. Если это давление отличается от давления паров на данную тарелку колонны, то на сильфоне возникает сила, которая через рычаг 7, передается к преобразователю силы 7 госсистемы приборов. Обычно они пневматические. Сигнал S, который используется либо непосредственно для управления, либо преобразуется в унифицированный электрический с помощью электропневматического преобразователя. Диапазон измерений 100-250 мм ртутного столба. Класс точности 1-1,5. Анализатор по схеме б) предназначен для измерений давления насыщенных паров товарного бензина. Здесь с помощью стабилизатора расхода 1, змеевик 5, размещен в жидкостном термостате 2, с постоянным расходом подается бензин. Температура в термостате поддерживается равной 38С с помощью автоматического регулятора 7. Проходя через змеевик, бензин нагревается до 38С и поступает в струйный насос 3, эжектор. Струя бензина 6, вытекает из сопла 4, за счет трения захватывает из области А пары бензина. Так как расход бензина стабилизировался, то с увеличением давления насыщенных паров разряжение, которое имеет место при работе эжектора, уменьшается. То есть, в данном случае шкала вакуумметра 8 с вторичным прибором 9, получается обратной, чем больше давление насыщенных паров, тем меньше растяжение, так как при большом количестве паров, струйный эжектор откачивает их частично. Диапазон измерений 100-150 мм/рт. Столба. Погрешность 15 мм/рт – абсолютная погрешность.

Анализатор высшей теплоты сгорания газа. (Рис. 18) [23]

Данный анализатор - устройство непрерывного действия. Здесь имеется теплообменник 1, представляющий собой цилиндр с двойной стенкой, через который непрерывно с постоянным объемным расходом QВ прокачивается дистиллированная вода. На выходе теплообменника вода самотеком поступает в резервуар 12, где охлаждается, а затем поступает в насос 11, и регулятор расхода 10. Газ подается через регулятор расхода 9 в тарелку 2, где сгорает в пламени 3. Теплота, образующаяся при сгорании за счет радиации и конвекции, передается через внутреннюю стенку теплообменника потоку воды. Продукты сгорания, такие как азот, попадают в теплообменник через отверстие 14, дымоход, а пары воды конденсируются на внутренней поверхности теплообменника и стекают по ней по пунктирной линии, попадая в мерный стакан 13. Для измерения разности температур на входе и выходе теплообменника устанавливаются батареи термопар 5 и 6, сигналы которых поступают на вход нормирующего преобразователя 7, а так как батареи термопар подключают встречно, то на вход преобразователя 7, поступает разность ЭДС, термопар. Эта разность преобразуется в унифицированный сигнал и регистрируется потенциометром 8, воздух для сгорания поступает во внутреннюю полость теплообменника за счет разряжения, которое возникает при сгорании газа. В результате работы такого анализатора получается непрерывная запись информации в виде кривой, показанной на рисунке б) за интервал t2, вычисляется площадь под кривой, а также среднее значение высшей теплоты сгорания, по формуле (1). За этот же интервал времени измеряют массу конденсата в мерном стакане 13. Затем, зная высшую теплоту сгорания и справочные сведения о скрытой теплоте воды, по формуле (2), можно определить низшую\высшую теплоту сгорания. Qг – объемный расход газа, Qв – объемный расход воды. K – коэффициент постоянного зависящий от конструкции прибора и числа термопар. Диапазон измерения 0-50*103 кДж/нм3. Класс точности 1,5 – 2. U = K*[QГ/QtCГ]*QВ. (0). QСР = [(Интеграл(от t1 до t2)QВ dt)/(t2 – t1)]* QВ . (1). QСРВ = rm = QСРГ. (2).