Арутюнов О. С.
Датчики состава и свойств вещества
БИБЛИОТЕКА ПО АВТОМАТИКЕ
Выпуск 157
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ЭНЕРГИЯ»
МОСКВА 1966 ЛЕНИНГРАД
Редакционная коллегия: И. В. Антик, А. И. Бертинов, С. Н. Вешеневский, Л. М. Закс, Н. Е. Кобринский, В. Э. Низе, В. С. Малов, Б. С. Сотсков, А. С. Шаталов
В книге в краткой форме излагаются основные сведения о методах и средствах автоматического непрерывного контроля состава и свойств жидких и газообразных веществ.
Рассмотрены принципы построения, схемы и конструкции приборов, применяемых в качестве датчиков в системах автоматического контроля и управления технологическими процессами в химической, нефтехимической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.
Показаны современные направления в развитии таких приборов, а также возможности их использования для целей автоматизации производственных процессов.
Книга рассчитана на широкие круги инженерно-технических работников, занимающихся вопросами автоматизации производств вышеуказанных, а также близких к ним по характеру процессов отраслей промышленности.
Арутюнов Орлик Сергеевич. Датчики состава и свойств вещества. Москва - Ленинград, издательство "Энергия", 1966. Библиотека по автоматике, выпуск 157.
Редактор Ю. В. Гогиш-Клуишн
Техн. редактор В, Н. Малькова
Содержание книги
Датчики состава и свойств вещества
Предисловие
Глава первая. Физические величины, характеризующие свойства и состав веществ, и их измерение
1. Общие положения
2. Приборы непосредственного измерения
3. Комбинированные приборы
Глава вторая. Приборы для измерения механических величин
4. Плотность и удельный вес
а) Поплавковые плотномеры
б) Весовые плотномеры
в) Гидростатические плотномеры
г) Динамические плотномеры
5. Коэффициенты динамической и кинематической вязкости
а) Капиллярные вискозиметры
б) Вискозиметры, работающие по методу падающего шарика
в) Вискозиметры, основанные на методе вращающихся поверхностей
Глава третья. Приборы для измерения термодинамических величин
6. Тепловой эффект реакции
а) Каталитические приборы
б) Абсорбционные приборы
7. Коэффициент теплопроводности (термокондуктометрические приборы)
8. Упругость паров (манометрические индикаторы состава)
Глава четвертая. Приборы для измерения электрохимических величин
9. Удельная электропроводность электролитов
а) Контактные кондуктометры
б) Бесконтактные кондуктометры
10. Электродный потенциал (рН-метры)
11. Сдвиг электродного потенциала
а) Деполяризационные газоанализаторы
б) Гальванические газоанализаторы
12. Потенциал выделения ионов и предельная плотность тока (автоматические полярографы)
13. Скорость электролиза (кулонометричеокие влагомеры)
Глава пятая. Приборы для измерения электрических и магнитных величин
14. Электропроводность газов и паров
а) Приборы с термической ионизацией
б) Приборы с ионизацией радиоактивными излучениями
15. Диэлектрическая проницаемость (диэлькометры и емкостные влагомеры)
16. Удельная магнитная восприимчивость
а) Термомагнитные газоанализаторы
б) Магнитоэффузионные (мапштопневматические) газоанализаторы
в) Магнитомеханические газоанализаторы
17. Удельный заряд частиц (масс-спектрометры)
Глава шестая. Приборы для измерения волновых величин
18. Интенсивность поглощения ультразвуковых колебаний
а) Измерение затухания ультразвуковых волн
б) Измерение демпфирования пластинки
19. Скорость ультразвука в среде
20. Интенсивность поглощения энергии электромагнитных колебаний в радиочастотном диапазоне
а) Электронный.парамагнитный и ядерный магнитный резонанс
б) Промышленные автоматические радиоспектрометры
21. Интенсивность излучения света (спектральные приборы)
22. Интенсивность рассеяния и поглощения света
а) Нефелометры
б) Спектрометры поглощения
в) Оптико-акустические приборы
23. Показатель преломления света
а) Рефрактометры
б) Интерферометры
24. Интенсивность вращения плоскости поляризации света (поляриметры)
25. Интенсивность поглощения рентгеновского и радиоактивных излучений
а) Интенсивность поглощения рентгеновского и гамма-излучения
б) Интенсивность поглощения бета-излучения
Литература
ПРЕДИСЛОВИЕ
Современное развитие техники автоматического контроля регулирования и управления производственными процессами химической, нефтехимической, металлургической и ряда других отраслей промышленности базируется на все более широком использовании датчиков состава и свойств веществ в качестве источников информации о ходе процессов.
В значительной степени развитие таких отраслей, как производство аммиака, полиэтилена, новых видов синтетического каучука и ряда других продуктов химической промышленности, обусловлено применением автоматических анализаторов состава и свойств веществ. Эта приборы служат как для целей автоматизации производственного контроля, так и для создания систем автоматической оптимизации технологических параметров, для контроля качества исходного сырья и готового продукта, что особенно важно в промышленности полимеров и в полупроводниковой технике, а также для защиты технологического оборудования и производственного персонала от накопления опасных концентраций горючих и токсических веществ в аппаратах и атмосфере цехов.
В отличие от высокочувствительных приборов, предназначенных для научных и заводских лабораторий, представляющих собою обычно довольно сложные и громоздкие установки, рассчитанные на проведение сравнительно длительных разовых анализов с участием высококвалифицированного персонала, приборы, служащие для автоматизации производственных процессов, так называемые датчики состава и свойств веществ, должны обеспечивать возможность непрерывного автоматического отбора пробы из технологического потока и ее анализа без участия человека, зачастую в весьма тяжелых производственных условиях, при наличии высоких температур и давлений, коррозии, взрывоопасности и радиоактивности. Допустимое время запаздывания выходного сигнала таких приборов ограничивается обычно несколькими минутами.
В принципе, к понятию «датчики» должны быть отнесены те приборы, которые преобразуют информацию об испытуемом процессе или объекте в определенного вида сигнал, выдаваемый в систему автоматического регулирования. Однако далеко не все современные аналитические приборы, используемые в промышленности, имеют на выходе такой сигнал. В большинстве случаев в комплекс автоматического анализатора входят вторичные измерительные приборы, среди которых при необходимости можно подобрать модификации, имеющие выходной унифицированный электрический или пневматический сигнал.
В книге рассмотрены основные методы и приборы непосредственного измерения физических и физико-химических величин, характеризующих состав и свойства среды.
В соответствии с современным подразделением в физике измеряемые величины разделены на механические, величины термодинамики и молекулярной физики, электрохимические, электрические, магнитные и волновые.
Помимо описанных в данной книге, существуют более сложные, комбинированные приборы, в которых в дополнение к приборам непосредственного измерения физических параметров среды, описанным в настоящей книге, используются различного рода устройства, в ряде случаев играющие решающую роль, повышающие метролргические качества приборов и значительно расширяющие сферы их использования. Сюда относится хроматография — один из наиболее современных, универсальных и чувствительных методов анализа, титрование— один из самых старых, наиболее признанных и распространенных в химической науке методов ручного анализа, который в настоящее время закладывается в основу автоматических анализаторов. Сюда относятся также различного рода химические реакции, обеспечивающие приведение среды к параметрам, поддающимся непосредственному измерению, т. е. к измерению температуры среды, ее объема, цвета, электропроводности и других физических и физико-химических величин, характеризующих первоначальные свойства и состав среды.
Большое значение имеют вспомогательные устройства, без которых зачастую невозможна работа автоматических анализаторов: средства отбора пробы, термостатирующие и очистные устройства, фильтры, регуляторы давления и расхода, побудители расхода, а также блоки питания, измерительные преобразователи и вторичные приборы.
Описанные методы и схемы иллюстрированы техническими характеристиками некоторых наиболее характерных выпускаемых промышленностью приборов. Ограниченный объем книги не позволил описать все без исключения существующие методы автоматического анализа и приборы, да это и невозможно, ибо хотя аналитическое приборостроение — одна из самых молодых отраслей современного приборостроения, но оно быстро развивается на базе таких отраслей науки и техники, в свою очередь переживающих этапы бурного развития, как физика, химия, кибернетика, метрология, радиоэлектроника и др. Это обусловливает возникновение все новых и новых методов измерения, которые могут быть автоматизированы и в ряде случаев находят для себя приборное решение.
Бурный рост отрасли аналитического приборостроения объясняет отсутствие в ней четкой классификации, терминологии, единого подхода к оценке метрологических и эксплуатационных качеств приборов. Более того, сама задача аналитического приборостроения еще недостаточно четко формулируется как теми, кто эксплуатирует приборы, так и теми, кто их создает [Л. 4].
В настоящее время разработано значительное количество автоматических анализаторов показывающих, регистрирующих, с электрическим и пневматическим выходными сигналами, базирующихся на механических, тепловых, оптических методах измерения, хроматографов, радиоизотопных анализаторов и др. Однако ограниченная универсальность выпускаемых приборов, отсутствие четкости в классификации, терминологии недостаточная информация о существующих приборах, областях возможного применения затрудняют их широкое использование в различных отраслях промышленности.
В книге сделана попытка популярно и сжато, систематизированно изложить состояние развития промышленных автоматических приборов контроля состава и свойств, в основном жидких и газообразных веществ, основываясь на тех физических величинах, которые фактически измеряются приборами. Автоматические анализаторы твердых веществ, существенно от них отличающиеся и получившие меньшее распространение, здесь не рассматриваются.
Автор будет считать свою задачу выполненной, если данная работа в какой-то степени поможет химикам-технологам, металлургам и специалистам других отраслей, работающим в области автоматизации производственных процессов, правильно ориентироваться при выборе и заказе датчиков состава и свойств веществ, а приборостроителям — создать единую четкую систему автоматических анализаторов, удовлетворяющих запросы промышленности.
Книга рассчитана на читателя, знакомого с основами физико-химических явлений, используемых в аналитических приборах, а также с работой автоматических устройств. Более подробно изучить эту область техники читатель сможет, ознакомившись с литературой, указанной в конце книги.
Автор выражает искреннюю благодарность канд. техн. наук Н. Я. Феста и докт. техн. наук Д. И. Агейкину, ценные советы и указания которых были использованы при составлении данной книги.
Автор
Скачать книгу "Датчики состава и свойств вещества". Москва, издательство Энергия, 1966
|
