СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РОДА ЖИДКОСТЕЙ
METHOD FOR DETECTION OF LIQUID TYPE

Изобретение относится к способу определения качества жидкостей при использовании их электромагнитных характеристик и может быть использовано при оценке больших масс жидкостей при проведении экологических мероприятий: при очистке водных бассейнов, для быстрого и надежного обнаружения отклонения качества от стандарта авиационных реактивных топлив, моторных смазывающих и охлаждающих масел, нефти и их смесей, генетических растворов, пищевых продуктов.
Известны различные способы определения качественных характеристик жидкостей при использовании их электрических или электромагнитных характеристик.
Известен «Способ определения воды в минеральном масле» (Пат. РФ №1636757, G01N 27/22 от 23.03.1991), где определение воды в минеральном масле проводят измерением величины диэлектрической проницаемости и температуры и по предварительно полученной градуировочной зависимости определяют массовую долю воды в масле с целью повышения точности, дополнительно строят двухмерную градуировочную зависимость приращения диэлектрической проницаемости масла как функцию от давления и температуры, измеряют диэлектрическую проницаемость исследуемого масла при нормальных условиях и ее диэлектрическую проницаемость при рабочем давлении и температуре и по результатам измерений с использованием двух градуировочных зависимостей определяют массовую долю воды в масле.
Однако данный способ очень трудоемок, хотя и решает задачу контроля состава вещества при анализе эмульсий и растворов.
Известен «Способ определения качества нефти или их смесей» (Пат. РФ №2065157, G01N 27/02 от 10.08.1996), где определение качества нефти или их смесей проводят измерением активной электропроводности нефти или смеси нефтей по крайней мере на двух разных частотах электромагнитных колебаний в диапазоне частот от 1 кГц до 5 МГц, в диапазоне температур от 0 до 50°С с последующим расчетом отношения величины активных электропроводностей и найденное значение используют как основной критерий для определения качества нефти или их смесей.
Однако недостатком данного способа является узкая область использования данного метода, не позволяющая определять одновременно род и качество жидкостей при экстремальных условиях, например при проливе больших количеств неизвестной жидкости для быстрого и надежного обнаружения отклонения качества от стандарта.
Задачей данного изобретения является создание оперативного, экстренного определения рода и качества жидкостей как органического, так и неорганического класса соединений путем измерения их электромагнитных характеристик.
Сущность настоящего изобретения заключается в следующем. Измеряют удельные активные электропроводности жидкости в диапазоне частот от 1 кГц до 10 МГц для двух разных температур в интервале от точки кипения до точки замерзания жидкости и по пересечению зависимостей удельных активных электропроводностей от частоты электромагнитных колебаний поля находят характеристическую частоту колебаний, которую используют как основной критерий определения рода и качества жидкости.
Выбранный диапазон частот электромагнитных колебаний позволяет характеризовать изменение энергетики, сохраняя активную удельную электропроводность неизменной, определяемой жидкости при различных температурах.
Выбранный диапазон температур обусловлен тем, что ниже температуры замерзания жидкость застывает, а выше температуры кипения происходит появление газовой фазы, что отражается на измерениях.
Способ определения рода и качества жидкостей проводят на установке, включающей в себя:
- емкостной датчик типа ДП, в конструкции которого имеется измеритель температуры;
- электронный блок, обеспечивающий воздействие на исследуемую жидкость электромагнитного поля с частотой (f) от 1 кГц до 10 МГц;
- индикатор удельных электрических показателей частотных зависимостей жидкостей.
x
В качестве оперативного измерителя показателей температуры жидкости (t), активной проводимости (g), удельной активной электропроводности(æ) и характеристической частоты электромагнитного колебания поля (F) используют компьютеризированную систему анализа (КСА) или систему, ей подобную.
Исследование рода и качества жидкости проводят в следующем порядке:
1. Подготовленный чистый и сухой датчик ДП помещают в сосуд, заполненный исследуемой жидкостью.
2. Жидкость термостатируют и проводят измерения удельной активной электропроводности при изменении диапазона частот электромагнитных колебаний от 1 кГц до 10 МГц для двух температур исследуемой жидкости.
x
x
-5
Как видно из приведенных примеров, представленных в таблицах 1 и 2, каждому роду жидкостей соответствует своя частота электромагнитных колебаний (F) и удельная активная электропроводность (æ). Погрешность определения F не превышала 10 Гц, а удельной электропроводности (æ) не превышала 1% относительных.
1
2
x
-5
Для примера на чертеже приведена графическая зависимость проводимости водопроводной воды от частоты электромагнитных колебаний при температурах t=17°С и t=37°С. По точке пересечения этих зависимостей и определяется характеристическая частота F. Погрешность по частоте - 10 Гц. Погрешность по активной проводимости - ±1%.
Преимущество предлагаемого способа определения рода и качества жидкостей заключается в высокой точности и оперативности определения всех изменений, происходящих в жидкости, особенно при оценке больших масс жидкостей, в том числе воды. Указанный способ оперативен и точен, так как оценку изменения в составе жидкостей производят путем использования основного критерия, определяющего характеристическую частоту электромагнитных колебаний, присущую только данному роду и качеству жидкости, в совокупности с удельными показателями.
Таблица 1
№ п/п
Жидкость
t<sub>1</sub>, °с
t<sub>2</sub>, °С
F<sub>x</sub>, кГц
æ, См/м
Растительные масла
1.
Подсолнечное масло «Золотое семечко», рафинированное
15
39
10
1,8·10<sup>-9</sup>
2.
Подсолнечное масло «Natura», рафинированное, ГОСТ Р524-2005
15
39
12,6
2,5·10<sup>-9</sup>
3.
Подсолнечное масло «Дары Кубани», нерафинированное, ГОСТ Р52465-2005
17
39
17,4
6,2·10<sup>-9</sup>
Нефть и продукты перегонки
4.
Западносибирское месторождение
10
50
300
2,5·10<sup>-6</sup>
5.
Ухтинское месторождение
10
50
400
1,2·10<sup>-6</sup>
6.
Калининградское месторождение
10
50
1500
0,5·10<sup>-6</sup>
7.
Керосин (нафтил), ТУ 38.001244-81
16
50
1150
4,6·10<sup>-7</sup>
8.
Моторное масло исходное, "King Oil", 5W 050
15
40
1445
4,8·10<sup>-7</sup>
Реактивные топлива
9.
Несимметричный диметилгидразин(НДМГ) - (CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>N<sub>2</sub>H<sub>2</sub>
минус 60
60
3800
8·10<sup>-5</sup>
10.
ТГ-02, равные доли (С<sub>2</sub>Н<sub>5</sub>)<sub>3</sub>NH<sub>2</sub> (триэтиламина) иC<sub>6</sub>H<sub>6</sub>NH<sub>2</sub>(ксилидина)
минус 60
60
4000
3,4·10<sup>-5</sup>
11.
Пронит (партия 1)
19,5
34,0
1440
5,6·10<sup>-5</sup>
12.
Пронит (партия 2)
15,6
36,5
5700
4,7·10<sup>-5</sup>
Вода
13.
Вода дистиллированная
13
39
2520
11,5·10<sup>-4</sup>
14.
Вода водопроводная, после фильтра «Аквафор»
17
37
5450
4,4·10<sup>-2</sup>
Таблица 2
Измеряемая среда
t, °C
f, кГц
g, нСм
æ ·10<sup>3,</sup> См/м
F<sub>x</sub>, кГц
Вода водопроводная, после фильтра «Аквафор»
17
5000
15601000
29,58
5433
5200
17915000
33,97
5400
21012000
39,84
5600
30000000
56,88
37
5000
18108000
34,33
5200
20238000
38,37
5400
22653000
42,95
5600
25066000
47,53
Вода дистиллированная
13
1000
105370
0,23
2520
2000
192060
0,41
5000
22422000
42,44
39
1000
206120
0,45
2000
329730
0,70
5000
2138850
4,05