RU2018790C1 - Method for determining cubic capacity of nonpressuretight gas-filled container - Google Patents
Method for determining cubic capacity of nonpressuretight gas-filled container Download PDFInfo
- Publication number
- RU2018790C1 RU2018790C1 SU4899079A RU2018790C1 RU 2018790 C1 RU2018790 C1 RU 2018790C1 SU 4899079 A SU4899079 A SU 4899079A RU 2018790 C1 RU2018790 C1 RU 2018790C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- indicator gas
- container
- indicator
- concentration
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике определения объемов емкостей, и может быть применено, например, при определении свободных объемов крупногабаритных изделий в аэрокосмической, ядерной, химической, горной и других отраслях промышленности. The invention relates to measuring technique, namely to the technique of determining the volume of capacities, and can be applied, for example, in determining the free volumes of large-sized products in aerospace, nuclear, chemical, mining and other industries.
Наиболее близким к заявленному решению по технической сущности является способ определения объема емкости, заключающийся в том, что в ампулу вводят газ-индикатор заданного объема и давления, герметизируют ампулу, доставляют ее в измеряемую емкость, вскрывают ампулу, отбирают пробу смеси газов, измеряют атмосферное давление вне емкости, определяют концентрацию газа-индикатора в пробе и по полученным данным определяют объем расчетным путем [1]. Closest to the claimed solution in technical essence is a method for determining the volume of a container, which consists in introducing an indicator gas of a given volume and pressure into the ampoule, sealing the ampoule, delivering it to the measured capacitance, opening the ampoule, taking a sample of the gas mixture, and measuring atmospheric pressure outside the tank, determine the concentration of the indicator gas in the sample and from the obtained data determine the volume by calculation [1].
Данный способ принят авторами за прототип. This method is adopted by the authors for the prototype.
Недостатком способа-прототипа являются низкие точность определения объема и производительность измерений, а также невозможность обеспечения определения объема крупногабаритных негерметичных емкостей. The disadvantage of the prototype method is the low accuracy of determining the volume and performance of measurements, as well as the inability to determine the volume of large unpressurized containers.
Целью изобретения является повышение точности определения и производительности измерений, а также расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения объема крупногабаритных негерметичных емкостей. The aim of the invention is to improve the accuracy of determination and measurement performance, as well as expanding the functionality by providing a measurement of the volume of large unpressurized containers.
Цель достигается тем, что в известном способе определения объема емкости, включающем ввод в контролируемую емкость известного количества Pг˙ Vг индикаторного газа, измерение давления P образовавшейся в емкости смеси газов, измерение концентрации индикаторного газа в контролируемой емкости и определение объема емкости с учетом измеренных величин, перед вводом индикаторного газа в емкость организуют непрерывное принудительное перемешивание газа в емкости и измеряют фоновую концентрацию Cф индикаторного газа в емкости, количество Pг ˙Vг вводимого индикаторного газа выбирают из соотношения:
Pг˙Vг=(5-10)х 10-2Cмин xV, (1) где Pг - абсолютное давление индикаторного газа;
Vг- объем индикаторного газа при давлении Pг;
Cмин - величина нижнего предела индикации индикаторного газа в воздухе при помощи примененного средства индикации, об.%;
V - ориентировочная величина объема контролируемой емкости, после ввода индикаторного газа в емкость во время принудительного перемешивания смеси газов непрерывно измеряют концентрацию индикаторного газа в емкости, причем измерение концентрации индикаторного газа производят до снижения ее до величины, составляющей 0,7-0,8 от максимального измеренного уровня концентрации индикаторного газа, по результатам измерений концентрации индикаторного газа, произведенных после достижения концентрацией индикаторного газа максимального измеренного уровня, вычисляют значение Co концентрации индикаторного газа, соответствующее мгновенному перемешиванию индикаторного газа с содержащимся в емкости газом, а искомый объем V рассчитывают по формуле
V=Pг˙Vг/(Co-Cф)p. (2)
На фиг. 1 представлена схема определения объема емкости по предлагаемому способу; на фиг. 2 - зависимость от времени показаний средств индикации индикаторного газа в процессе измерения.The goal is achieved in that in the known method for determining the volume of a container, including introducing into a controlled container a known amount of P g ˙ V g of indicator gas, measuring the pressure P of the gas mixture formed in the container, measuring the concentration of the indicator gas in the controlled container and determining the volume of the container taking values, before the indicator gas is introduced into the container, continuous forced mixing of the gas in the container is organized and the background concentration C f of the indicator gas in the container is measured, the amount of P g ˙ V g of the introduced indicator gas is selected from the ratio:
P g ˙V g = (5-10) x 10 -2 C min xV, (1) where P g is the absolute pressure of the indicator gas;
V g is the volume of indicator gas at a pressure of P g ;
C min - the value of the lower limit of the indicator gas in the air using the indicated means, vol.%;
V is the approximate value of the volume of the monitored container, after the indicator gas is introduced into the container during forced mixing of the gas mixture, the concentration of the indicator gas in the container is continuously measured, and the concentration of the indicator gas is measured until it decreases to a value of 0.7-0.8 of the maximum the measured level of concentration of the indicator gas, according to the results of measurements of the concentration of the indicator gas made after the concentration of the indicator gas reaches the maximum th level calculated value C o of the tracer gas concentration corresponding to an instantaneous mixing of the tracer gas from the gas contained in the vessel and the desired volume V calculated according to the formula
V = P g ˙V g / (C o -C f ) p. (2)
In FIG. 1 presents a diagram for determining the volume of a tank by the proposed method; in FIG. 2 - time dependence of the readings of the indicator gas indicator in the measurement process.
Схема определения объема емкости 1 (например, отсека крупногабаритного изделия аэрокосмической промышленности, или крупногабаритного авиаконтейнера для авиаперевозок изделия аэрокосмической промышленности, закрепленного снаружи транспортного широкофюзеляжного самолета, боксов АЭС, подземных хранилищ и т. п.) содержит дозирующее устройство (инъекционный шприц; баллон, содержащий пробный газ под избыточным давлением (бюретку) 2. Дозирующее устройство 2 должно обеспечивать ввод в емкость количества индикаторного газа (например, гелия или фтористых соединений), определяемого соотношением (1). The scheme for determining the volume of capacity 1 (for example, the compartment of a large-sized aerospace product, or a large air container for air transportation of an aerospace product, mounted outside a wide-body transport aircraft, nuclear power plant boxes, underground storages, etc.) contains a metering device (injection syringe; container containing test gas under excessive pressure (burette) 2. The
Вентиляционная установка 3 позволяет осуществлять принудительное перемешивание воздуха в емкости 1. В зависимости от конструкционных особенностей емкости 1 вентиляционная установка 3 может иметь внешнее или внутреннее исполнение: в первом случае она сообщается с емкостью 1 всасывающим и нагнетательным воздуховодами 4.1 и 4.2 соответственно; во втором случае она представляет собой систему технологических вентиляторов 5, размещенных в емкости 1. К емкости 1 в допустимом месте (например, к выходу вентиляционной установки 3) подключено средство 6 индикации индикаторного газа, например, масс-спектрометрический гелиевый течеискатель или газовый хроматограф в случае использования в качестве индикаторного газа соответственно гелия или фтористых соединений. The
Предлагаемый способ осуществляется при выполнении следующих операций. The proposed method is carried out by performing the following operations.
Перед вводом индикаторного газа в емкость 1 в ней организуют непрерывное принудительное перемешивание газа при помощи вентиляционной установки 3. Данная операция необходима для повышения точности определения объема, поскольку при крупных габаритах контролируемых емкостей концентрация индикаторного газа может значительно различаться по протяженности емкости за счет различия молекулярных весов индикаторного газа и воздуха, существования градиентов температуры воздуха и обусловленных данными градиентами конвективных потоков воздуха внутри контролируемой емкости. В результате этого измерение концентрации индикаторного газа в какой-либо одной точке емкости может дать значение, значительно (до 30-40%) отличающееся от средней интегральной концентрации индикаторного газа по всему объему емкости. Этим, в частности, обусловлена недостаточная точность определения объема емкости по способу-прототипу. Before the indicator gas is introduced into the
После организации непрерывного принудительного перемешивания газа в емкости измеряют фоновую концентрацию Сф индикаторного газа в емкости, которая может быть отлична от нуля за счет загрязненности атмосферы производственного помещения индикаторным газом или за счет того, что индикаторный газ, например гелий, является постоянным компонентом атмосферы.After organizing continuous forced mixing of the gas in the vessel, the background concentration C f of the indicator gas in the vessel is measured, which may be different from zero due to the pollution of the atmosphere of the production room with indicator gas or due to the fact that the indicator gas, for example helium, is a constant component of the atmosphere.
После измерения фоновой концентрации индикаторного газа вводят в контролируемую емкость известное количество индикаторного газа, определяющееся выражением (1), и измеряют давление образовавшейся в емкости смеси газов. After measuring the background concentration of the indicator gas, a known amount of the indicator gas, defined by expression (1), is introduced into the monitored container, and the pressure of the gas mixture formed in the container is measured.
Если в соотношении (1) были подставлены соответствующие действительности оценки величины нижнего предела индикации индикаторного газа в воздухе при помощи средства индикации индикаторного газа и величины объема контролируемой емкости, то при пренебрежимо малой негерметичности контролируемой емкости и мгновенном перемешивании индикаторного газа с воздухом в емкости должна создаться концентрация индикаторного газа, в 5-10 раз превышающая нижний предел индикации индикаторного газа и таким образом уверенно регистрируемая средством индикации. При этом выходной сигнал средства индикации должен возрасти на величину, а 5--10 раз превышающую уровень флюктуаций фонового сигнала средства индикации. If, in relation (1), the estimates of the lower limit of the indicator gas indication in the air using the indicator gas indicator means and the volume of the monitored tank were valid, then with negligible leakage of the monitored tank and instantly mixing the indicator gas with air in the tank, a concentration should be created indicator gas, 5-10 times higher than the lower limit of the indicator gas indication and thus confidently detected by the ind katsii. In this case, the output signal of the indicator should increase by a factor of 5--10 times the level of fluctuations in the background signal of the indicator.
Затем после ввода индикаторного газа в емкость во время принудительного перемешивания смеси газов непрерывно измеряют концентрацию индикаторного газа в емкости. При этом средство 6 индикации (фиг. 1) регистрирует увеличение концентрации индикаторного газа в оболочке 1 (см. участок 1 на фиг. 2) над ее начальным уровнем. По прошествии времени создания равномерной по объему емкости концентрации (длительность участка 1) начинается спад концентрации C (участок 2), обусловленный потерей индикаторного газа через негерметичности контролируемой жидкости. Данный процесс описывается уравнением материального баланса индикаторного газа:
dC/dт=C/To , (3) где To - величина постоянной времени воздухообмена между объемом контролируемой емкости и внешней атмосферой, с начальным условием
C/t=0=Co, (4) где Co - концентрация индикаторного газа, соответствующая мгновенному перемешиванию индикаторного газа с содержащимся в емкости газом.Then, after the indicator gas is introduced into the container during forced mixing of the gas mixture, the concentration of the indicator gas in the container is continuously measured. In this case, the indicator means 6 (Fig. 1) registers an increase in the concentration of indicator gas in the shell 1 (see
dC / dt = C / T o , (3) where T o is the value of the air exchange time constant between the volume of the controlled capacity and the external atmosphere, with the initial condition
C / t = 0 = C o , (4) where C o is the concentration of the indicator gas, corresponding to the instantaneous mixing of the indicator gas with the gas contained in the tank.
Решением уравнения (3) с начальным условием ( 4 ) является экспоненциальная зависимость
C(t)=Coexp(-t/To) . (5)
Аппроксимируя результаты измерений концентрации индикаторного газа, произведенных после достижения концентрацией индикаторного газа максимального измеренного уровня, по методу наименьших квадратов при помощи математической зависимости известного вида, т. е. экспоненциальной зависимости (5), получают оценки параметров данной аппроксимации, т. е. оценку характерного времени To экспоненциального спада концентрации индикаторного газа и концентрации Co индикаторного газа, соответствующей мгновенному перемешиванию индикаторного газа с содержащимся в емкости газом (см. аппроксимирующую кривую на фиг. 2).The solution of equation (3) with initial condition (4) is the exponential dependence
C (t) = C o exp (-t / T o ). (5)
Approximating the results of measurements of the concentration of the indicator gas made after the concentration of the indicator gas reaches the maximum measured level, using the least squares method using a mathematical dependence of a known type, i.e., exponential dependence (5), we obtain estimates of the parameters of this approximation, i.e., an estimate of the characteristic time T o the exponential decline in the concentration of the indicator gas and the concentration C o of the indicator gas corresponding to the instantaneous mixing of the indicator gas with gas contained in the tank (see the approximating curve in Fig. 2).
С целью повышения производительности измерения за счет оптимального выбора их продолжительности требуемую длительность измерения концентрации индикаторного газа после достижения концентрацией индикаторного газа максимального измеренного уровня определяют из условия, чтобы в конце измерений концентрация составляла 0,7-0,8 от своего максимального измеренного уровня. Для этого осуществляют следующие действия: регистрируют максимальный измеренный уровень концентрации индикаторного газа; вычисляют отношение текущего фактически измеренного (меньшего) значения концентрации и максимальному измеренному уровню концентрации; сравнивают величину вычисленного отношения с вышеупомянутым пороговым значением (0,7-0,8);
по достижении вычисленным отношением порогового значения прекращают измерение концентрации индикаторного газа в объеме контролируемой емкости.In order to increase the measurement performance due to the optimal choice of their duration, the required duration of the measurement of the indicator gas concentration after the indicator gas concentration reaches the maximum measured level is determined from the condition that at the end of the measurements the concentration is 0.7-0.8 of its maximum measured level. To do this, carry out the following actions: register the maximum measured level of concentration of the indicator gas; calculating the ratio of the current actually measured (lower) concentration value to the maximum measured concentration level; comparing the calculated ratio with the aforementioned threshold value (0.7-0.8);
when the calculated ratio reaches the threshold value, the measurement of the indicator gas concentration in the volume of the monitored tank is stopped.
Величины вышеупомянутых пороговых значений (т. е. 0,7-0,8) избраны, как, с одной стороны, позволяющие с достаточной точностью (до 10%) определить величины параметров экспоненциальной зависимости To и Co. Если в конце измерений концентрация составляет свыше 0,8 от своего максимального измеренного уровня, т. е. одной и той же негерметичной емкости измерения производятся в течение меньшего времени, то точность определения параметров экспоненциальной зависимости снижается (до 20 и более %). Если же в конце измерений концентрация составляет менее 0,7 от своего максимального измеренного уровня, т. е. для одной и той же негерметичной емкости измерения производятся в течение большего времени, то точность определения параметров экспоненциальной зависимости остается практически неизменной (на уровне 10% ) и определяющейся точностью средства индикации индикаторного газа. При этом вышеупомянутые пороговые значения не требуют чрезмерно длительного процесса измерения. Например, величина отношения текущего фактически измеренного (меньшего) значения концентрации к максимальному измеренному уровню концентрации достигает пороговое значение (0,7-0,8) за времена соответственно (0,22-0,36)xTo. Для крупногабаритных объемов (до 500 м3) с ориентировочным значением To= 4 ч длительность калибровки составит таким образом 53,6-85,6 мин.The values of the above threshold values (i.e., 0.7-0.8) are chosen as, on the one hand, allowing one to determine with sufficient accuracy (up to 10%) the values of the parameters of the exponential dependence of T o and C o . If at the end of measurements the concentration is more than 0.8 of its maximum measured level, i.e., the same leaky capacitance is measured for less time, then the accuracy of determining the parameters of the exponential dependence decreases (up to 20% or more). If, at the end of the measurements, the concentration is less than 0.7 of its maximum measured level, i.e., for the same leaky capacitance, measurements are taken for a longer time, then the accuracy of determining the parameters of the exponential dependence remains almost unchanged (at 10%) and the determined accuracy of the indicator gas indicator means. Moreover, the above threshold values do not require an excessively long measurement process. For example, the ratio of the current actually measured (lower) concentration value to the maximum measured concentration level reaches a threshold value (0.7-0.8) for times, respectively (0.22-0.36) xT o . For large volumes (up to 500 m 3 ) with an approximate value of T o = 4 h, the calibration duration will thus be 53.6-85.6 minutes.
При пренебрежимо малой негерметичности контролируемой емкости и мгновенном перемешивании индикаторного газа с воздухом в емкости должна была бы создаться вычисленная вышеизложенным образом концентрация индикаторного газа Cф индикаторного газа в емкости, исходя из реальной величины объема контролируемой емкости, определяется соотношением
Co-Cф=100хPг˙Vг/(P˙V), из которого следует соотношение (2).With negligibly small leakage of the monitored container and instantly mixing the indicator gas with air in the container, the concentration of indicator gas C f of the indicator gas calculated in the above way should be created, based on the real value of the volume of the controlled capacity, is determined by the ratio
C o -C f = 100xP g ˙V g / (P˙V), from which relation (2) follows.
Таким образом, по прекращении измерения концентрации индикаторного газа в объеме контролируемой емкости согласно соотношению (2) рассчитывают искомый объем V. Thus, upon termination of the measurement of the concentration of the indicator gas in the volume of the monitored capacity, the desired volume V is calculated according to relation (2).
Предлагаемое изобретение обеспечивает положительный эффект, поскольку по сравнению с прототипом предложенный способ позволяет повысить точность определения объема и производительность измерений, а также расширить функциональные возможности за счет обеспечения измерения объема крупногабаритных негерметичных емкостей. The present invention provides a positive effect, since, in comparison with the prototype, the proposed method improves the accuracy of determining the volume and productivity of measurements, as well as expand the functionality by providing a measurement of the volume of large-sized leaky containers.
Claims (1)
Pг˙Vг = (0,05 - 0,1)Cмин˙P˙V ,
где P - абсолютное давление индикаторного газа;
V - объем индикаторного газа при абсолютном давлении Pг,
после начала введения индикаторного газа в контролируемую емкость непрерывно измеряют его концентрацию и продолжают измерения после окончания введения до достижения уровня концентрации, составляющего 0,7 - 0,8 от ее максимального расчетного значения соответствующего условиям мгновенного введения в объем V всего количества индикаторного газа без потерь, а при обработке результатов измерений находят значение объема емкости Vемк из выражения
Vемк=
P g ˙V g = (0.05 - 0.1) C min ˙P˙V,
where P is the absolute pressure of the indicator gas;
V is the volume of indicator gas at absolute pressure P g ,
after the start of the introduction of the indicator gas into the monitored container, its concentration is continuously measured and measurements are continued after the end of the introduction until the concentration level is 0.7 - 0.8 of its maximum calculated value corresponding to the conditions for instant introduction into the volume V of the entire amount of the indicator gas without loss, and when processing the measurement results are capacitance value of the volume V from the expression EMK
V capacitance =
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4899079 RU2018790C1 (en) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | Method for determining cubic capacity of nonpressuretight gas-filled container |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4899079 RU2018790C1 (en) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | Method for determining cubic capacity of nonpressuretight gas-filled container |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2018790C1 true RU2018790C1 (en) | 1994-08-30 |
Family
ID=21553605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4899079 RU2018790C1 (en) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | Method for determining cubic capacity of nonpressuretight gas-filled container |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2018790C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2820609C1 (en) * | 2023-08-25 | 2024-06-06 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Method of measuring volume of a tank of complex geometrical shape |
-
1990
- 1990-10-15 RU SU4899079 patent/RU2018790C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 958863, кл. G 01F 17/00, 1979. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2820609C1 (en) * | 2023-08-25 | 2024-06-06 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Method of measuring volume of a tank of complex geometrical shape |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Arai et al. | The experimental determination of the PVTX relations for the carbon dioxide-nitrogen and the carbon dioxide-methane systems | |
| Slatter | The rheological characterisation of sludges | |
| Abel et al. | Low-Temperature Heat Capacity of Liquid He 3 | |
| US3745338A (en) | Volumetric measuring method and apparatus | |
| US3893332A (en) | Leakage test system | |
| RU2018790C1 (en) | Method for determining cubic capacity of nonpressuretight gas-filled container | |
| US3174329A (en) | Method for testing ordnance seals | |
| CN106546383B (en) | Liquid refrigerant perfluoro triethylamine leakage test method | |
| CN105203267B (en) | A kind of space squeezes out normal pressure Integrating dosemeters System and method for | |
| US3798536A (en) | Device for detecting leakages by using helium as a tracer gas | |
| CN117989474A (en) | Condenser leakage pipe positioning method and device and computer readable storage medium | |
| Wheeler et al. | The friction factor–Reynolds number relation for the steady flow of pseudoplastic fluids through rectangular ducts. Part II. Experimental results | |
| Leonard et al. | Measurement of ventilation rates using a tracer gas | |
| Heiks et al. | Liquid viscosities at elevated temperatures and pressures: viscosity of benzene from 90 to its critical temperature | |
| Hayward | Measuring the Extensibility Liquids | |
| CN204789519U (en) | Formaldehyde gas detector calibrating installation and system | |
| CN106441727B (en) | Space Vehicle System device for detecting leak rate and detection method based on gas chromatography | |
| Harris et al. | Measurement of High Permittivity Dielectrics at Microwave Frequencies | |
| RU2421700C1 (en) | Method of determining leakage in articles | |
| RU1837180C (en) | Method for testing articles for tightness | |
| RU2052780C1 (en) | Method and device for checking air-proofness of volume, preferably volumes of melting furnaces | |
| Tao et al. | Determination of thermal transport properties from thermal transpiration measurements. II | |
| Al-Kafaji et al. | Enthalpy and volume changes on mixing oligo (oxyethylene) s and n-alkanes | |
| SU1120199A1 (en) | Method of checking hermetic sealing | |
| McKeown et al. | XVI.—The vapour pressures of mixtures of (a) methyl acetate and water;(b) methyl acetate, sucrose, and water |