Прибор отмера принцип работы: Термодинамика равновесия жидкость—пар

Содержание

Термодинамика равновесия жидкость—пар

Термодинамика равновесия жидкость—пар / А. Г. Морачевский, Н. А. Смирнова, Е. М. Пиотровская и др.; Под ред. А. Г. Морачевского.—Л: Химия, 1989. — 344 с.

Рассмотрены вопросы термодинамической теории гетерогенных равновесий в приложении к системам жидкость—пар, структура диаграмм фазового равновесия, методы экспериментального изучения равновесий жидкость—пар. Особое внимание уделено возможностям проверки термодинамической согласованности экспериментальных данных и методам априорного расчета равновесий жидкость—пар в многокомпонентных системах.

Для научных и инженерно-технических работников химической, нефтехимической и других отраслей промышленности, занимающихся проблемами разработки и оптимизации процессов разделения и очистки веществ. Может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам химико-технологических вузов и химических факультетов университетов.

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА
Глава I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ ГЕТЕРОГЕННЫХ РАВНОВЕСИЙ
1.2. УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ
1.3. ТИПЫ РАВНОВЕСИЙ
1.4. УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ
1.5. ПРАВИЛО ФАЗ
Глава II. ОДНОКОМПОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ
II.1. ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ
II.2. УРАВНЕНИЕ КЛАУЗИУСА—КЛАПЕЙРОНА
II.3. ЗАВИСИМОСТЬ ДАВЛЕНИЯ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ. УРАВНЕНИЕ АНТУАНА
II.4. ЗАКОН СООТВЕТСТВЕННЫХ СОСТОЯНИЙ
II.5. УРАВНЕНИЕ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА. ДРУГИЕ АНАЛИТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ
II.6. ВИРИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ
Глава III. ДВОЙНЫЕ СИСТЕМЫ
III.1. ДИАГРАММЫ РАВНОВЕСИЯ ДЛЯ ДВОЙНЫХ СИСТЕМ
III.2. ОБОБЩЕННОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА
III.3. ЗАКОНЫ КОНОВАЛОВА
III.4. ЗАКОНЫ ВРЕВСКОГО
III.5. ИДЕАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
III. 6. РАЗБАВЛЕННЫЕ РАСТВОРЫ
III.7 РЕАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
III.8. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ СМЕШЕНИЯ И РАВНОВЕСИЕ ЖИДКОСТЬ—ПАР
III.9. ОБ АЗЕОТРОПИИ В БИНАРНЫХ СИСТЕМАХ
III.10. ТРЕХФАЗНЫЕ РАВНОВЕСИЯ ЖИДКОСТЬ—ЖИДКОСТЬ—ПАР В ДВОЙНЫХ СИСТЕМАХ
III.11. ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ БИНАРНЫХ СИСТЕМ В ШИРОКОМ ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР И ДАВЛЕНИЙ
Глава IV. ТРОЙНЫЕ И МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ
IV.2. ПРОЯВЛЕНИЕ ЗАКОНОВ КОНОВАЛОВА И ВРЕВСКОГО В ТРОЙНЫХ И МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ
IV.3. ОТКРЫТЫЕ ФАЗОВЫЕ ПРОЦЕССЫ. ТЕРМОДИНАМИКО-ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
Глава V. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ РАВНОВЕСИЯ ЖИДКОСТЬ—ПАР
V.I. ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД
V.2. МЕТОД ОТКРЫТОГО ИСПАРЕНИЯ
V.3. МЕТОД СТРУИ ИНЕРТНОГО ГАЗА
V.4. СТАТИЧЕСКИЙ МЕТОД
V.5. ИЗОПИЕСТИЧЕСКИЙ МЕТОД
V.6. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ
V.7. РАСЧЕТ РАВНОВЕСИЯ ЖИДКОСТЬ—ПАР ПО ЗАВИСИМОСТИ ДАВЛЕНИЯ ПАРА ОТ СОСТАВА РАСТВОРА ПРИ ПОСТОЯННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
V.8. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАВНОВЕСИЯ ЖИДКОСТЬ—ПАР С ПОМОЩЬЮ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
V. 9. РАВНОВЕСИЕ ЖИДКОСТЬ—ПАР ДЛЯ РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ
Глава VI. МЕТОДЫ ПРОВЕРКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ О РАВНОВЕСИИ ЖИДКОСТЬ-ПАР
VI.2. ОБЩАЯ ОЦЕНКА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПРОВЕРКИ И ИСПРАВЛЕНИЯ ДАННЫХ
VI.3. ПРОВЕРКА ДАННЫХ С ПОМОЩЬЮ УРАВНЕНИЙ ГИББСА—ДЮГЕМА И ДЮГЕМА—МАРГУЛЕСА
VI.4. МЕТОД РЕДЛИХА—КИСТЕРА
VI.5. МЕТОД ВАН-НЕССА
VI.6. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ О РАВНОВЕСИИ ЖИДКОСТЬ—ПАР
VI.7. МЕТОДЫ ПРОВЕРКИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ СОГЛАСОВАННОСТИ ДАННЫХ О РАВНОВЕСИИ ЖИДКОСТЬ—ПАР В ТРОЙНЫХ СИСТЕМАХ
VI.8. СОПОСТАВЛЕНИЕ МЕТОДОВ РЕДЛИХА—КИСТЕРА И ВАН-НЕССА
Глава VII. МЕТОДЫ РАСЧЕТА РАВНОВЕСИЙ ЖИДКОСТЬ—ПАР
VII. 1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РАВНОВЕСНЫХ ЖИДКОСТИ И ПАРА
VII.2. АЛГОРИТМЫ РАСЧЕТА ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ
VII.3. УЧЕТ НЕИДЕАЛЬНОСТИ ПАРОВОЙ ФАЗЫ ПРИ СРЕДНИХ И НИЗКИХ ДАВЛЕНИЯХ
VII.4. ПОЛИНОМИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ АКТИВНОСТИ И УРАВНЕНИЕ ВАН-ЛААРА
VII.5. МОДЕЛИ ЛОКАЛЬНОГО СОСТАВА
VII.6. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛЕЙ ЖИДКОЙ ФАЗЫ
VII. 7. СОПОСТАВЛЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ЖИДКОЙ ФАЗЫ ПРИ ОПИСАНИИ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ
VII.8. РЕШЕТОЧНЫЕ МОДЕЛИ. МОДЕЛЬ БАРКЕРА
Глава VIII. ГРУППОВЫЕ МОДЕЛИ РАСТВОРОВ
VIII.1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГРУППОВЫХ МОДЕЛЕЙ РАСТВОРОВ
VIII.2. МОДЕЛЬ UNIFAC
VIII.3. КВАЗИХИМИЧЕСКИЕ ГРУППОВЫЕ МОДЕЛИ
Глава IX. ДЫРОЧНАЯ РЕШЕТОЧНАЯ КВАЗИХИМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, ЕЕ ГРУППОВОЙ ВАРИАНТ
IX.2. ФОРМУЛИРОВКА ДЫРОЧНОЙ КВАЗИХИМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
IX.3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ
IX.4. О МЕТОДИКЕ РАСЧЕТА
IX.5. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ И ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕЛИ
IX.6. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Приборы | Qwerty

Исторически было предложено несколько приборов циркуляционного типа, которые получили широкое применение.

Циркуляционный метод основан на отгонке пара, его конденсации и возвращении конденсата паровой фазы обратно в прибор до тех пор, пока составы жидкой и паровой фазы не будут отвечать состоянию равновесия.

Циркуляционные приборы могут использоваться при атмосферном давлении, повышенном давлении и вакууме.

Достоинства: возможность отбора любых проб равновесных фаз. Недостатки: зависят от конкретного прибора.

Ниже представлены следующие циркуляционные приборы: прибор Отмера (рис. 2), прибор Бушмакина (рис.3) и прибор Джилеспи (рис.4).

Особенности: большое паровое пространство.

Недостатки: трудно создать адиабатические условия, много времени тратится на установление равновесия в системе, значительный расход веществ.

Особенности: термостатирование пространства, где отбираются пары кипящей жидкости, происходит с помощью этих же паров.

Недостатки: невозможность измерения температуры кипения жидкости, громоздкость прибора.

Недостатки: хрупкость и громоздкость конструкции.

Самым лучшим прибором циркуляционного типа является модифицированный эбулиометр Свентославского (рис. 5). Он позволяет отбирать пробы как жидкой, так и паровой сконденсированной фазы.

Принцип его работы заключается в непрерывной циркуляции жидкой фазы в системе. Жидкая фаза из куба, проходя подогреватель, по трубке Коттреля попадает в сепарационное пространство. В нем смесь пара и жидкости разделяется: жидкий поток уходит в куб к остальной жидкой фазе, пар – на конденсацию. Конденсация пара проходит в обратном холодильнике. Отбор жидкой и паровой фазы происходит с помощью вентилей отбора. На последнем этапе отобранные равновесные фазы подвергаются рефрактометрическому анализу для установления состава.

Получение изотермических данных (определение зависимости упругости паров от температуры кипения)

Как известно, давление паров и температура кипения- величины взаимосвязанные. Эта свзяь определяется физико-химическими свойствами исследуемой жидкости. В экспериментальных исследованиях для определения этой связи пользуются следующими методами:

Измерение температуры кипения смеси при постоянно давлении (динамический метод)
Определение давления паров и закрепленной температуре (статический метод)

В каждом из них используются соответствующие приборы, имеющие свои достоинства и недостатки.

Динамический метод – прибор Уошборна (рис.6) и эбулиометр Свентославского (немодифицированный) (рис. 7).

Статический метод – изотенископ (рис. 8).

Достоинства: получение точных результатов, наличие трубки Коттреля.
Недостатки: конструктивные особенности прибора.

Достоинства: наличие трубки Коттреля, позволяет получить надежные данные.
Недостатки: необходимо напаивание стеклянной крошки внутри прибора (центры парообразования), конструктивные особенности.

Достоинства: простая конструкция, чувствительность.
Недостатки: необходимо тщательное удаление воздуха или других инертных газов из системы.

Принцип работы электрических измерительных приборов

Электрические измерительные приборы показывают измеряемую величину, когда стрелка начинает двигаться от нулевого положения к измеряемому значению. Отклоняющий крутящий момент необходим для перемещения указателя из его исходного положения, и эти отклоняющие крутящие моменты создаются за счет использования магнитных эффектов, тепловых эффектов, химических эффектов, электростатических эффектов и эффектов электромагнитной индукции при подаче входного сигнала на инструменты.

Таблица-1: Перечень приборов с указанием их принципа действия

С.№.	Инструменты	Эффекты	Пригодность для типа измерения
1	Амперметры, вольтметры, ваттметры, интеграторы и другие электроинструменты	Магнитные эффекты	Ток, вольтметр, мощность и энергия как переменного, так и постоянного тока система
2	Амперметр и вольтметр	Термические эффекты	Текущий и напряжение для системы постоянного и переменного тока
3	Интегрирующий счетчик	Химические эффекты	Измерение постоянного тока в ампер-часах
4	Вольтметры только	Электростатические эффекты	Напряжение только в системе переменного и постоянного тока
5	Вольтметры, амперметры, ваттметры и счетчики энергии	Эффекты электромагнитной индукции	Измерение напряжения, тока, мощности и энергии переменного тока только система

1. Магнитный эффект: Когда проводник с током помещается в однородное магнитное поле, на него действует сила, которая заставляет его двигаться. Этот эффект в основном используется во многих инструментах, таких как притяжение и отталкивание движущегося железа, инструменты с подвижной катушкой на постоянных магнитах и т. д.

2. Тепловой эффект: Измеряемый ток проходит через небольшой элемент, который нагревает его, вызывая повышение температуры, которое преобразуется в ЭДС. с помощью прикрепленной к нему термопары. Когда два разнородных металла соединяются встык, образуя замкнутый контур, и два образовавшихся соединения поддерживаются при разных температурах, тогда Э.Д.С. индуцируется, что вызывает протекание тока через замкнутую цепь, называемую термопарой.

3. Электростатические эффекты: Когда две пластины заряжены, между ними действует сила, которая перемещает одну из пластин. Этот эффект используется в электростатических приборах, которые обычно представляют собой вольтметры.

4. Эффекты индукции: Когда немагнитный проводящий диск помещается в магнитное поле, создаваемое электромагнитами, которые возбуждаются переменными токами, в нем индуцируется ЭДС. Если предусмотрен замкнутый путь, то в диске протекает ток. Взаимодействие между индуцированными токами и переменными магнитными полями воздействует на диск силой, заставляющей его двигаться. Этот механизм называется индукционным эффектом. Этот принцип в основном используется в счетчиках электроэнергии.

5. Эффект Холла: Если брусок из полупроводникового материала поместить в однородное магнитное поле и если по бруску течет ток, между двумя краями проводника возникает ЭДС &. Величина этой ЭДС зависит от плотности потока магнитного поля. ток, протекающий через проводящий стержень, и коэффициент эффекта Холла, постоянный для данного полупроводника. Этот эффект в основном используется в флюсометрах.

Основы измерения уровня | Принцип работы и типы

Содержание

Измерение уровня — это метод измерения уровня поверхности внутри резервуара, реактора или резервуара. Для безопасности и рентабельности любых промышленных процессов важно, чтобы на заводе была надежная и точная система измерения уровня.

Неправильное или несоответствующее измерение может привести к тому, что уровни в сосудах будут чрезмерно выше или ниже их измеренных значений. Низкий уровень может привести к повреждению оборудования, в то время как высокий уровень может привести к переполнению и потенциально создать проблемы с безопасностью и окружающей средой.

Измерение уровня – это измерение линейного вертикального расстояния между контрольной точкой основания сборного контейнера и поверхностью материала в сборном контейнере.

Почему измерение уровня важно?

Точное измерение уровня материала в резервуаре или сосуде имеет решающее значение для многих технологических процессов в отрасли обработки сыпучих материалов.

1. Инвентаризация ⇒ Основная цель измерения уровня — измерение инвентаризации для отслеживания материалов по объему или весу.

2. Эффективность процесса ⇒ Точное измерение уровня может повысить эффективность.

3. Безопасность ⇒ Неточное измерение может вызвать проблемы, например, низкий уровень может привести к повреждению оборудования, а высокий уровень может вызвать переполнение и потенциально создать проблемы с безопасностью.

Типы технологий измерения уровня

На основе методов измерения Измерение уровня можно разделить на две основные категории:

1. Измерение предельного уровня

Датчики предельного уровня измеряют заданные уровни жидкости, взвеси или твердой среды при заданной уставке. Когда материал достигает определенного уровня, он запускает вывод или индикацию.

Для измерения предельного уровня используются следующие датчики: емкостные переключатели , механические поплавки, одно- и многоточечные переключатели уровня, переключатели с вращающимися лопастями, переключатели с вибрирующими камертонами, и т. д. Это различные устройства измерения уровня.

2. Непрерывное измерение уровня

Датчики непрерывного измерения уровня контролируют уровень твердых и жидких веществ в резервуарах для хранения, емкостях и других открытых/закрытых системах хранения.

Датчики, используемые для непрерывных измерений уровня: радарные датчики непрерывного уровня , волноводные радарные датчики уровня, гидростатические преобразователи, ультразвуковые датчики уровня, магнитные и пневматические визуальные указатели уровня, и т. д.

Измерение предельного уровня

Емкостные датчики-переключатели

Емкостные датчики-переключатели представляют собой стержнеобразные датчики, установленные в закрытых сосудах или резервуарах для хранения, которые служат конденсатором.

Емкостные датчики чаще всего используются в резервуарах для хранения жидкости. Тем не менее, этот тип датчика используется в различных приложениях уровня резервуаров, таких как пищевое оборудование, мобильные контейнеры для жидкости и медицина.

Емкостные датчики уровня имеют некоторые преимущества, например,

⇒ Отсутствие механических или движущихся частей

⇒ Высокий срок службы

⇒ Простая установка и замена в случае неисправности ) Датчики уровня

A проводимость или сопротивление — это еще один тип датчика предельного уровня, в котором используется зонд для обнаружения изменений проводимости.

Зонд имеет пару электродов, на которые подается слабый переменный ток. Когда вокруг зонда есть жидкость, она вызывает протекание тока, который сигнализирует о высоком или низком уровне.

Преимущество датчиков проводимости или уровня сопротивления:

⇒ Простая конструкция

⇒ Надежность и низкая стоимость

⇒ Возможна установка в любой точке

⇒ Возможно многоточечное обнаружение

Вращающийся Лопастные переключатели

Вращающаяся пластина прикреплена к валу датчика. Электродвигатель приводит в движение вал, а вращающаяся лопасть свободно вращается в отсутствие материала. Двигатель установлен на вращающемся диске с подвижной посадкой, соединенном с пружиной.

Когда лопасть покрывается материалом, требуемый крутящий момент увеличивается, что приводит к растяжению пружины. Обнаружено растяжение пружины, и питание двигателя будет отключено до тех пор, пока лопасть не выйдет из материала.

Этот тип датчика обычно используется для обнаружения твердых материалов. На срок службы датчика в основном влияют следующие факторы:

⇒ Износ в результате движения

⇒ Попадание пыли

Вибрационный (камертонный) датчик уровня

В вибрационных датчиках уровня используются две вилки, которые вибрируют на своей собственной резонансной частоте. Переключатель обычно монтируется сбоку или сверху резервуара с помощью фланца.

В отсутствие материала камертоны вибрируют на своей собственной резонансной частоте, определяемой детекторной схемой. При покрытии материалом частота вибрации менялась, что регистрировалось схемой детектора.

Преимущество вибрационных вилочных сигнализаторов уровня,

⇒ На них не влияет поток, пузырьки, пена

⇒ Экономичность и компактность

⇒ Простота установки

Непрерывное измерение уровня

9015 4 Ультразвуковой датчик уровня

Ультразвуковой уровень Датчики используют звуковые волны для определения уровня в закрытом баке. Звуковая волна движется к объекту и отражается обратно к отправителю. Таким образом, мы можем назвать это типом метода измерения уровня звука.

Время прохождения ультразвуковых импульсов рассчитывается для измерения расстояния до объекта. Ультразвуковой датчик уровня обычно устанавливается в верхней части закрытого резервуара.

Преимущества ультразвуковых датчиков уровня:

⇒ Отсутствие движущихся частей

⇒ Небольшой размер

⇒ Очень надежный

⇒ Измерение бесконтактного типа

⇒ Самоочищающийся

Радарный уровнемер

Радар также является датчиком уровня непрерывного типа и работает по тому же принципу, что и ультразвуковой датчик уровня. Ультразвуковой датчик уровня использует звуковые волны, тогда как радарный датчик уровня использует радиоволны. Это также тип метода измерения уровня звука.

Для измерения уровня жидкости или твердого материала сигналы радара передаются антенной радиолокационного прибора, расположенного в верхней части резервуара для хранения.

Этот радарный сигнал отражается от поверхности продукта и возвращается к антенне. Передатчик измеряет временную задержку между переданным и принятым сигналом, который используется для измерения расстояния до объекта.

Преимущества радарных датчиков уровня:

⇒ Высокая точность

⇒ Бесконтактность

⇒ Обнаруживает препятствия в желобах или прессах

⇒ Используется в труднодоступных местах

Резюме

В этой статье мы рассмотрели базовое измерение уровня и некоторые основные датчики, используемые для измерения уровня.

Такие датчики, как емкость, сопротивление, камертон и т.