Системы измерения расхода газа
Parr предлагает широкий выбор аксессуаров для их установки на реактора высокого давления, чтобы сделать возможным для исследователя точное определение количества газа, израсходованного в ходе реакции, проводимой в условиях увеличивающихся давления и температуры. В принципе существует два метода, используемых для измерения количества газа, доставленного в реакционный сосуд.
Это:
- Измерение понижения давления во вспомогательном питающем сосуде известного объема.
- Измерение и суммирование скорости потока с использованием электронного и счетчика массового расхода.
Каждый из перечисленных методов имеет свои достоинства и ограничения в использовании, которые изложены в следующих секциях:
- промежуточные питающие емкости;
- счетчики массового расхода;
- регуляторы массового расхода;
- газовые бюретки высокого давления.
Промежуточные питающие емкости
Конечно, самый простой способ установить количество газа, пошедшего на реакцию, это подавать газ через промежуточный сосуд известного объема и измерять падения давления в этом сосуде в процессе протекания реакции. Трудности при таком подходе состоят в том, чтобы подобрать питающий сосуд, соответствующий количеству газа, которое будет израсходовано в ходе реакции. Он должен быть довольно большим, чтобы содержать достаточное количество газа для полного протекания реакции и достаточно маленьким чтобы падение давления было значительным и измеряемым. Такой основной подход можно реализовать рядом способов:
-
Питающая емкость может быть присоединена напрямую к реактору. Это самый простой и наиболее дешевый вариант. Принципиальное ограничение такого подхода состоит в том, что давление в системе будет падать по мере того, как газ будет расходоваться и реакция не будет протекать при постоянном давлении.
-
Питающая емкость может быть снабжена регулятором, поддерживающим постоянное давление. Регулятор необходимо подбирать таким образом, чтобы он соответствовал планируемому рабочему давлению. Такой регулятор будет питать реакционный сосуд газом при постоянном давлении, что позволит преодолеть ограничение, описанное выше.
-
Начальное и конечное давление в питающей емкости может быть измерено с помощью аналогового манометра или продолжительно считываться и записываться, с использованием измерительного преобразователя давления. Хотя преобразователи и увеличивают стоимость, они также увеличивают разрешение и расширяют возможности при контроле скорости падения давления, а, следовательно, скорости протекания реакции.
-
Увеличения точности измерения можно достичь, измеряя температуру в питающей емкости и внося поправки в соответствии с полученными данными.
Компания Parr сделала ряд бюреток высокого давления для прямого присоединения к реакторам.
Такие бюретки также могут быть оборудованы цифровыми регуляторами давления, внутренними термопарами и блоками сбора и обработки информации.
Измерители массового расхода
Измерители массового расхода подбираются индивидуально и градуируются для того или иного газа в зависимости от скорости потока и рабочего давления. По самым общим соображениям измерители массового расхода выбирают, исходя из давления и требуемых пределов измерения в соответствии с протекающей реакцией. Дополнительными параметрами являются:
-
Их погрешность измерения должна стремиться к величине, составляющей не более 1 % от всего измеряемого диапазона. Так как размер измерителя подбирается таким образом, чтобы он мог фиксировать максимальное ожидаемое давление, то погрешность растет, когда реакция близка к завершению, и скорость потока мала. Эта проблема в некоторых системах решается установкой двух параллельных измерителей, рассчитанных на разные скорости, и переключением на меньший из них сразу после того, как начальный высокий расход снизился.
-
Измерители откалиброваны на определенный газ. Если пользователь будет работать только с одним газом, то это не будет являться существенным ограничением.
-
Электронные измерители потока относительно ломки, и их необходимо защищать фильтрами для гарантии безотказной работы.
Регуляторы массового расхода.
Регуляторы массового расхода позволяют добавить к системе измерителя автоматический регулирующий клапан для того, чтобы обеспечить ток газа, соответствующий установленному с помощью электронной системы значению. Несмотря на то, что они используются для обеспечения постоянства скорости потока в реакторах, функционирующих в непрерывном режиме, уникальность их применения в периодических реакциях заключается в том, что они позволяют установить заданное значение в случае, если датчик давления реактора подает сигнал об отклонении. Так как газ расходуется, то сигнал о падении давления может быть сформирован таким образом, чтобы вызвать увеличение входного потока. Такой сигнал может быть направлен ряду регуляторов, давая возможность подпитывающему газу смешиваться в пропорции, установленной оператором. Такой подход обычно используется при изучении двух- и трехкомпонентных полимеров.
Бюретка высокого давления.
Компания Parr предлагает серию бюреток высокого давления, предназначенных для ввода газа (главным образом водорода) в реактор при постоянном давлении. Бюретка состоит из резервуара высокого давления, снабженного входным клапаном, манометром и предохранительным клапаном. Регулятор постоянного давления с обратным клапаном, соединительная трубка и монтажная стойка включена в комплект каждой пипетки. Количество газа, израсходованного в реакции, можно определить, зная объем резервуара и падение давления в нем в ходе реакции.
Компания Parr изготавливает бюретки высокого давления различного размера, как показано в прилагаемой таблице, причем каждая из них оснащена регулятором для подачи газа в реактор, рассчитанным на давление, превышающее предполагаемый диапазон. Число моль газа, приведенное в таблице, показывает количество водорода, которое вмещает в себя бюретка при максимальном давлении. Поступающий объем является функцией разности давлений в бюретке и реакторе. Размер бюретки следует выбирать достаточно большим, чтобы обеспечить нужное количество газа для полного протекания реакции и сохранить достаточное давление, чтобы продавить газ в реактор.
Кроме того, доступны резервуары большего объема также, как и регуляторы с различными диапазонами подачи. Такие базовые системы могут быть дополнены термопарой, расположенной внутри резервуара, и/или датчиком давления цифрового считывания и/или записи.
Совместимое оборудование:
- Серия 4520. Объем 1 л и 2 л, до 200 бар и 350 °С (настольные)
- Серия 4530. Объем 1 л и 2 л, до 200 бар и 350 °С (напольные)
- Серия 4540. Объем 600-1200 мл, до 345 бар и 350 °С
- Серия 4550. Объем 3.75 л и 7.5 л, до 131 бар и 350 °С
- Серия 4555. Объем 10 л и 18.75 л, до 131 бар и 350 °С
- Серия 4560. Объем 100-600 мл, до 200 бар и 500 °С
- Серия 4580. Объем 3.75 л и 5.5 л, до 200 бар и 500 °С
- Серия 4590. Объем 25-100 мл, до 345 бар и 350 °С
- Серия 5500. Объем 25-600 мл, до 200 бар и 350 °С
