izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2020-3-57-63izmertech-1753Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯPHYSICOCHEMICAL MEASUREMENTSЭкспериментальная проверка математической модели компьютерного эффузионного анализатора плотности газов с убывающим давлением истеченияExperimental verification of a mathematical model of a computer effusion decreasing discharge pressure gas density analyzerЖигулинС. Ю.ZhigulinS. Yu.

Тверь

Stanislav Yu. Zhigulin

Tver

shtazig@mail.ruИлясовЛ. В.IliasovL. V.

Тверь

Leonid V. Iliasov

Tver

lvi450714@mail.ruТверской государственный технический университетРоссияTver State Technical UniversityRussian Federation202021062023035763Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1753

Разработан компьютерный эффузионный анализатор плотности газов с убывающим давлением истечения. Описана обобщённая схема данного анализатора и его работа. Показано, что принцип действия созданного прибора основан на измерении времени истечения определённого объёма анализируемого газа через микродиафрагму. На основании исходных уравнений газовой динамики разработана математическая модель эффузионных анализаторов плотности газов с убывающим давлением истечения. Создана экспериментальная установка для проверки разработанной математической модели компьютерного эффузионного анализатора плотности газов. Представлены результаты проверки математической модели, полученные при экспериментальных исследованиях на разработанной установке для ряда газов. Выполнены исследования, направленные на оценку влияния температуры на результат измерений. Рассчитанные на основании математической модели результаты сопоставлены с данными, полученными в ходе экспериментальных исследований. Определена погрешность разработанной математической модели эффузионных анализаторов плотности газов с убывающим давлением истечения. Сделаны выводы о её адекватности и возможности дальнейшего использования для проектирования и расчётов эффузионных анализаторов плотности газов с убывающим давлением истечения.

The article presents the results of checking mathematical model of the created decreasing pressure effusion computer gas density analyzer. Operating principle of a decreasing pressure effusion gas density analyzers is based on measuring the outflow time of the analyzed gas certain volume through a microdiaphragm. A generalized scheme of such analyzers and their operation are described in article. Initial equations of the mathematical model, the assumptions and the results of the development of the mathematical model are presented. The created experimental setup for testing the developed mathematical model and its operation also are described. The mathematical model was tested in the course of numerous experiments on this facility for a number of gases. Studies have also been performed to assess the effect of temperature on the measurement result. The results of the mathematical model test are presented in the article. The results of experimental studies were compared with the calculated data obtained on the basis of a mathematical model. As a result, the error of the mathematical model of the decreasing pressure effusion gas density analyzers was determined and conclusions were made about its adequacy and possible further use for designing and calculating decreasing pressure effusion gas density analyzers.

эффузионный анализаторэффузиометрплотность газовматематическая модельмикродиафрагмапьезорезистивный датчик давленияприродный газ.effusion analyzereffusiometergas densitymathematical modelmicrodiaphragmpiezoresistive pressure sensornatural gasReferencesМордасов Д. М., Савенков А. П. Влияние плотности газа на силовое действие турбулентной струи // Журнал технической физики. 2016. № 86. №. 8. С. 83–86.Mordasov M. M., Savenkov A. P., Technical Physics, 2016, vol. 61, no. 8, pp. 1202–1205.Фарзане Н. Г., Илясов Л. В., Азим-заде А. Ю. Технологические измерения и приборы. М.: Альянс, 2017. 456 с.Farzane N. G., Ilyasov L. V., Azim-zade A. Yu. Tekhnologicheskie izmereniya i pribory, Moscow, Al’yans publ., 2017,456 p. (in Russian).Кивилис С. С. Плотномеры. М.: Энергия, 1980. 280 с.Kivilis S. S. Plotnomery, Moscow, Energiia publ., 1980, 280 p. (in Russian).Viana M., Jouannin P., Pontier C., Chulia D., Talanta, 2002, vol. 57, no. 3, pp. 583–593. DOI:10.1016/S0039-9140(02)00058-9Viana M., Jouannin P., Pontier C., Chulia D, Talanta, 2002, vol. 57, no. 3, pp. 583–593. DOI:10.1016/S0039-9140(02)00058-9Хацкевич Е. А., Снегов В. С. Погрешности результатов измерений плотности природного газа пикнометрическим и расчётным методами // Газовая промышленность. 2011. № 5. С. 84–85.Khatskevich E. A., Snegov V. S., Gas Industry Magazine, 2011, no. 5, pp. 84–85 (in Russian).Клепча Р. Р. Методика проведения измерений потоковым хроматографом для ГИС с расширенным диапазоном Физико-химические измеренияизменений компонентного состава газа // Автоматизация в промышленности. 2013. № 6. С. 34–35.Klepcha R. R., Journal automation in industry, 2013, no. 6, pp. 34–35 (in Russian).Астахов А. Анализ физико-химических свойств природного газа. Оборудование и материалы // Аналитика. 2013. № 8. С. 40–44.Astakhov A., Analitika, 2013, no. 8, pp. 40–44 (in Russian).Билинский И. И., Огородник К. В., Яремишина Н. А. Анализ методов и средств измерения плотности нефтепродуктов // Научные труды винницкого национального технического университета. 2016. № 2. С. 10–23.Bilinskii I. I., Ogorodnik K. V., Yaremishina N. A., Scientifi c works of Vinnitsa National Technical University, 2016, no. 2, pp. 10–23.Тарик Ю. Волноводные акустические детекторы газов и паров: дис. канд. техн. наук (ТвГТУ, Тверь, 2003).Iu. Tarik, Candidate’s dissertation Technical Sciences (TvSTU, Tver, 2003).Сажин С. Г. Приборы контроля состава и качества технологических сред, СПб.: Лань, 2012. 431 с.Sazhin S. G. Pribory kontrolya sostava i kachestva tekhnologicheskikh sred, Saint Petersburg, Lan’ Publ., 2012, 431 p.(in Russian).Пат. № 2350925 РФ / В. А. Сухов, В. Н. Сухова // Изобретения. Полезные модели. 2009. № 9.Sukhov V. A., Sukhova V. N., RF Patent no. 2350925, Byull. Izobret., no. 9 (2009).Пат. № 2393456 РФ / Э. Донзье, А. Пермюй // Изобретения. Полезные модели. 2010. № 18.Donz’e E., Permyui A., RF Patent no. 2393456, Byull. Izobret., no. 18 (2010).Badarlis A., Pfau A., Kalfas A., Sensors, 2015, vol. 15, no. 9, pp. 24318–24342. DOI:10.3390/s150924318Badarlis A., Pfau A., Kalfas A., Sensors, 2015, vol. 15, no. 9, pp. 24318–24342. DOI:10.3390/s150924318Eff usion method of determining gas density: Technologic Papers of Bureau Standarts, T. 90, Washington government Printing offi ce, 1917. DOI: 10.6028/nbst.3093Eff usion method of determining gas density: Technologic Papers of Bureau Standarts, T. 90, Washington government Printing offi ce, 1917. DOI:10.6028/nbst.3093Farzaneh-Gord M., Farsiani M., Khosravi A., Arabkoohsar A., Dasht F., Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2015, vol. 26, pp. 1018–1029. DOI:10.1016/j.jngse.2015.07.029Farzaneh-Gord M., Farsiani M., Khosravi A., Arabkoohsar A., Dasht F., Journal of Natural Gas Science andDo H., CarterbC., Liu Q., Ombrello T., Hammack S. , Lee T., Hsu K., Proceedings of the Combustion Institute, 2015, vol. 35, no 2, pp. 2155–2162. DOI:10.1016/j.proci.2014.07.043Engineering, 2015, vol. 26, pp. 1018–1029. DOI:10.1016/j.jngse.2015.07.029Boudjiet M. T., Bertrand J., Mathieu F., Nicu L., Mazenq L., Leïchlé T., Heinrich S. M., Pellet C., Dufour I., Sensors and Actuators B: Chemical, 2015, vol. 208, pp. 600–607. DOI:10.1016/j.snb.2014.11.067Do H., Carterb C., Liu Q., Ombrello T., Hammack S.,Lee T., Hsu K., Proceedings of the Combustion Institute, 2015, vol. 35, no. 2, pp. 2155–2162. DOI:10.1016/j.proci.2014.07.043Sell. J. K., Niedermayer A. O., Jakoby B., Procedia Engineering, 2011, vol. 25, pp. 1297–1300. DOI:10.1016/j.proeng.2011.12.320Boudjiet M. T., Bertrand J., Mathieu F., Nicu L., Mazenq L., Leïchlé T., Heinrich S. M., Pellet C., Dufour I., Sensors and Actuators B: Chemical, 2015, vol. 208, pp. 600–607. DOI:10.1016/j.snb.2014.11.067Igarashi K., Kawashima K., Kagawab T., Sensors and Actuators A: Physical, 2017, vol. 140, no. 1, pp. 1–7. DOI:10.1016/j.sna.2007.06.017Sell. J. K., Niedermayer A. O., Jakoby B., Procedia Engineering, 2011, vol. 25, pp. 1297–1300. DOI:10.1016/j.proeng.2011.12.320Patil P., Ejaz S., Atilhan M., Cristancho D., Holste J. C.,Hall K. R., The Journal of Chemical Thermodynamics, 2007, vol. 39, no. 8, pp. 1157–1163. DOI:10.1016/j.jct.2007.01.002Igarashi K., Kawashima K., Kagawab T., Sensors and Actuators A: Physical, 2017, vol. 140, no. 1, pp. 1–7. DOI:10.1016/j.sna.2007.06.017Otügen M. V., Ganguly B., Applied Optics, 2001, vol. 40, no. 21, pp. 3502–3505. DOI:10.1364/ao.40.003502Patil P., Ejaz S., Atilhan M., Cristancho D., Holste J. C., Hall K.R., The Journal of Chemical Thermodynamics, 2007, vol. 39, no. 8, pp. 1157–1163. DOI:10.1016/j.jct.2007.01.002Khosravi A., Machado L., Nunes R. O., Journal of Petroleum Science and Engineering, 2018, vol. 168, pp. 201–216. DOI:10.1016/j.petrol.2018.05.023Otügen M. V., Ganguly B., Applied Optics, 2001, vol. 40, no. 21, pp. 3502–3505. DOI:10.1364/ao.40.003502Мордасов Д. М., Савенков А. П., Чечетов К. Е. Определение коэффициента расхода при истечении газа из отверстий малого диаметра // Инженерная физика. 2014. № 1. С. 13–18.Khosravi A., Machado L., Nunes R. O., Journal of Petroleum Science and Engineering, 2018, vol. 168, pp. 201–216. DOI:doi.org/10.1016/j.petrol.2018.05.023Жигулин С. Ю., Илясов Л. В., Экспериментальная проверка математической модели эффузионного анализатора вязкости газов с убывающим давлением истечения // Известия вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62. №. 12. С. 1053–1059. DOI:10.17586/0021-3454-2019-62-12-1053-1059Mordasov D. M., Savenkov A. P., Chechetov K. E., Engineering Physics, 2014, no. 1, pp. 13–18 (in Russian).Zhigulin S. Yu., Ilyasov L. V. , Journal of Instrument Engineering, 2019, vol. 621, no. 12, pp. 1053–1059. DOI:10.17586/0021-3454-2019-62-12-1053–1059Zhigulin S. Yu., Ilyasov L. V. , Journal of Instrument Engineering, 2019, vol. 621, no. 12, pp. 1053–1059. DOI:10.17586/0021-3454-2019-62-12-1053–1059

The authors declare that there are no conflicts of interest present.