一種微量液體的進(jìn)料方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種液體的進(jìn)料方法，具體涉及一種在低溫或高溫等條件下微量液體 的連續(xù)進(jìn)料方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，往往會(huì)遇到微量液體的進(jìn)料問(wèn)題。在小試間歇模試下，液體的進(jìn)料 通常采用注射器注射的方法；在擴(kuò)大至連續(xù)模試下，通常采用計(jì)量粟計(jì)量進(jìn)料，但是蠕動(dòng)粟 不合適在高壓情況下使用，柱塞粟在微量流量下的誤差較大，并且由于計(jì)量粟的粟頭一般 采用GFP化、PVDF、SAN、PVC、不鎊鋼等材質(zhì)，其工作溫度在-30?locrc范圍，因此，在苛刻 的工藝條件下無(wú)法采用計(jì)量粟實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)料。
[0003] 本發(fā)明提出了一種在連續(xù)模式下微量液體的進(jìn)料方法，可實(shí)現(xiàn)從0. 2mL至8mL微 量液體的精準(zhǔn)連續(xù)進(jìn)料，特別適用于低溫或高溫等無(wú)法使用計(jì)量粟的情況。
[0004] 液體推進(jìn)技術(shù)同樣應(yīng)用在航天器運(yùn)行變更時(shí)，計(jì)算出系統(tǒng)膽箱內(nèi)推進(jìn)劑的剩余量 對(duì)于預(yù)估航天器軌道機(jī)動(dòng)能力提供了重要的參考。同樣可應(yīng)用氣體注入法，通過(guò)往系統(tǒng)膽 箱通入一定的氣體，測(cè)量系統(tǒng)膽箱內(nèi)該部分氣體激勵(lì)引起的壓力溫度變化值計(jì)算出系統(tǒng)膽 箱的體積，從而獲得液體推進(jìn)劑量。
[0005] 本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用的場(chǎng)合不同，現(xiàn)有技術(shù)主要應(yīng)用在微重力條件下，膽箱 內(nèi)的推進(jìn)劑和擠壓氣體處于相互混合狀態(tài)，氣液之間沒(méi)有明顯的自由液面并且在失重環(huán)境 下，膽箱內(nèi)氣、液體的動(dòng)力學(xué)特性與常重力相比有顯著不同。本發(fā)明主要應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室小試 模式下的計(jì)量，應(yīng)用的范圍-30?locrc，適合低溫和高溫情況下；現(xiàn)有技術(shù)主要是通過(guò)計(jì) 算壓力溫度的變化值來(lái)推算系統(tǒng)膽箱的體積。本發(fā)明是通過(guò)測(cè)量擠壓氣體的流量值從而計(jì) 算出液體罐的液體的體積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種適合在實(shí)驗(yàn)室、替代計(jì)量粟 的微量液體進(jìn)料的方法，實(shí)現(xiàn)了在低溫或高溫等條件下、0. 2mL/min至8mL/min的微量液體 的連續(xù)進(jìn)料；該方法工藝簡(jiǎn)單，成本不高，效果顯著。
[0007] 本發(fā)明的一種微量液體的進(jìn)料方法是該樣實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種微量液體的進(jìn)料方法，W氣體作為推進(jìn)劑，實(shí)現(xiàn)所述微量液體的連續(xù)進(jìn)料；所 述進(jìn)料方法，采用進(jìn)料裝置進(jìn)行；所述進(jìn)料裝置，包括；推進(jìn)氣體儲(chǔ)罐、流量控制器、預(yù)冷/ 預(yù)熱器和進(jìn)料液體儲(chǔ)罐；來(lái)自所述推進(jìn)氣體儲(chǔ)罐的推進(jìn)氣體，經(jīng)所述流量控制器調(diào)節(jié)流量， 并測(cè)得所述推進(jìn)氣體的體積流量，然后經(jīng)所述預(yù)冷/預(yù)熱器，預(yù)冷/預(yù)熱至所述微量液體的 進(jìn)料溫度，進(jìn)入所述進(jìn)料液體儲(chǔ)罐，推動(dòng)液體進(jìn)料；所述進(jìn)料液體的體積流量，通過(guò)調(diào)節(jié)所 述推進(jìn)氣體的體積流量進(jìn)行控制；依據(jù)所述推進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料液體體積流量 的線性關(guān)系，計(jì)算所述進(jìn)料液體需要的所述推進(jìn)氣體的體積流量，控制所述推進(jìn)氣體的體 積流量。
[0009] 在具體實(shí)施時(shí)，所述進(jìn)料液體的體積流量為；0. 2mL/min?8mL/min。所述流量控 制器為質(zhì)量流量控制器。所述推進(jìn)氣體為與所述進(jìn)料液體呈惰性的氣體。
[0010] 在具體實(shí)施時(shí)，所述推進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料液體體積流量的所述線性關(guān) 系，參照熱力學(xué)線性關(guān)系，依據(jù)所述推進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料液體體積流量的實(shí)測(cè) 數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。采用分段擬合法，對(duì)所述推進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料液體體積流量的 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合。所述分段擬合法的分段方法，依據(jù)各分段內(nèi)的由線性擬合計(jì)算得 到的結(jié)果與所述實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的差值進(jìn)行調(diào)整，確定所述分段的數(shù)量和口限值，并計(jì)算線性擬 合的斜率和截距。依據(jù)所述推進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料液體體積流量的線性關(guān)系，通 過(guò)線性內(nèi)插計(jì)算，計(jì)算所述進(jìn)料液體需要的所述推進(jìn)氣體的體積流量；在相鄰分段的分界 點(diǎn)，采用后一個(gè)分段的線性擬合結(jié)果，計(jì)算所述進(jìn)料液體需要的所述推進(jìn)氣體的體積流量。
[0011] 在具體實(shí)施時(shí)，所述進(jìn)料液體為下基橡膠陽(yáng)離子聚合引發(fā)劑；所述推進(jìn)氣體為氮 氣；所述進(jìn)料液體的進(jìn)料溫度為-80°C ;所述進(jìn)料液體的體積流量為1. 0?2. 5mL/min ;所 述推進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料液體體積流量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的間隔為0. 〇5mL/min ;所述 分段線性擬合的分段數(shù)量為6。
[0012] 在具體實(shí)施時(shí)，所述進(jìn)料液體為煤焦油加氨制取汽油和柴油所使用的煤焦油； 所述推進(jìn)氣體為氮?dú)?；所述進(jìn)料液體的進(jìn)料溫度為38(TC ;所述進(jìn)料液體的體積流量為 6. 0?8. OmL/min ;所述推進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料液體體積流量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的間隔 為0. 05mL/min ;所述分段線性擬合的分段數(shù)量為7。
[0013] 本發(fā)明的氣體注入法，適用于一般計(jì)量粟無(wú)法使用的低溫或者高溫條件下微量液 體的連續(xù)進(jìn)料。液體的精準(zhǔn)微量進(jìn)料主要包括W下幾個(gè)步驟：
[0014] 1)搭建一套低溫或者高溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)有一個(gè)持續(xù)制冷或者預(yù)熱的裝置，保證氣 體達(dá)到實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)溫度；一個(gè)低溫或高溫的液體罐，放置需要精準(zhǔn)進(jìn)料的液體；一個(gè)氣體 流量控制器，可控制并準(zhǔn)確測(cè)量推進(jìn)氣體的體積流量。
[0015] 該裝置具有良好的封閉性，其中m、C、T、AT、U分別為質(zhì)量、比熱容、溫度、前后溫 差、質(zhì)量熱力學(xué)能；下標(biāo)b、g、n分別表示低溫或高溫液體罐壁、液體、氣體；下標(biāo)1、2分別表 示氣體注入前后的狀態(tài)；
[0016] 過(guò)程滿足能量守恒方程式：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微量液體的進(jìn)料方法，以氣體作為推進(jìn)劑，實(shí)現(xiàn)所述微量液體的連續(xù)進(jìn)料；所 述進(jìn)料方法，采用進(jìn)料裝置進(jìn)行； 所述進(jìn)料裝置，包括：推進(jìn)氣體儲(chǔ)罐、流量控制器、預(yù)冷/預(yù)熱器和進(jìn)料液體儲(chǔ)罐； 來(lái)自所述推進(jìn)氣體儲(chǔ)罐的推進(jìn)氣體，經(jīng)所述流量控制器調(diào)節(jié)流量，并測(cè)得所述推進(jìn)氣 體的體積流量，然后經(jīng)所述預(yù)冷/預(yù)熱器，預(yù)冷/預(yù)熱至所述微量液體的進(jìn)料溫度，進(jìn)入所 述進(jìn)料液體儲(chǔ)罐，推動(dòng)液體進(jìn)料； 所述進(jìn)料液體的體積流量，通過(guò)調(diào)節(jié)所述推進(jìn)氣體的體積流量進(jìn)行控制；依據(jù)所述推 進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料液體體積流量的線性關(guān)系，計(jì)算所述進(jìn)料液體需要的所述推 進(jìn)氣體的體積流量，控制所述推進(jìn)氣體的體積流量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)料方法，其特征在于： 所述進(jìn)料液體的體積流量為：〇. 2mL/min?8mL/min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)料方法，其特征在于： 所述流量控制器為質(zhì)量流量控制器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)料方法，其特征在于： 所述推進(jìn)氣體為與所述進(jìn)料液體呈惰性的氣體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)料方法，其特征在于： 所述推進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料液體體積流量的所述線性關(guān)系，參照熱力學(xué)線性 關(guān)系，依據(jù)所述推進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料液體體積流量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的進(jìn)料方法，其特征在于： 采用分段擬合法，對(duì)所述推進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料液體體積流量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn) 行線性擬合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的進(jìn)料方法，其特征在于： 所述分段擬合法的分段方法，依據(jù)各分段內(nèi)的由線性擬合計(jì)算得到的結(jié)果與所述實(shí)測(cè) 數(shù)據(jù)的差值進(jìn)行調(diào)整，確定所述分段的數(shù)量和門限值，并計(jì)算線性擬合的斜率和截距。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的進(jìn)料方法，其特征在于： 依據(jù)所述推進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料液體體積流量的線性關(guān)系，通過(guò)線性內(nèi)插計(jì) 算，計(jì)算所述進(jìn)料液體需要的所述推進(jìn)氣體的體積流量； 在相鄰分段的分界點(diǎn)，采用后一個(gè)分段的線性擬合結(jié)果，計(jì)算所述進(jìn)料液體需要的所 述推進(jìn)氣體的體積流量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)料方法，其特征在于： 所述進(jìn)料液體為丁基橡膠陽(yáng)離子聚合引發(fā)劑；所述推進(jìn)氣體為氮?dú)?；所述進(jìn)料液體的 進(jìn)料溫度為_80°C ; 所述進(jìn)料液體的體積流量為I. O?2. 5mL/min ;所述推進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料 液體體積流量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的間隔為〇. 〇5mL/min ;所述分段線性擬合的分段數(shù)量為6。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)料方法，其特征在于： 所述進(jìn)料液體為煤焦油加氫制取汽油和柴油所使用的煤焦油；所述推進(jìn)氣體為氮?dú)猓?所述進(jìn)料液體的進(jìn)料溫度為380°C ; 所述進(jìn)料液體的體積流量為6. 0?8. OmL/min ;所述推進(jìn)氣體的體積流量與所述進(jìn)料 液體體積流量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的間隔為〇. 〇5mL/min ;所述分段線性擬合的分段數(shù)量為7。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種微量液體的進(jìn)料方法。在連續(xù)運(yùn)行模式下，采用氣體注入法，選取對(duì)于注入液體惰性的氣體作為推進(jìn)劑，依據(jù)必要數(shù)量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，參照設(shè)定條件下推進(jìn)氣體和注入液體的由熱力學(xué)計(jì)算得到的線性關(guān)系，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段線性擬合，并通過(guò)調(diào)整分段控制最大擬合誤差，建立推進(jìn)氣體和注入液體之間的實(shí)用數(shù)學(xué)模型，據(jù)此進(jìn)行微量液體連續(xù)精準(zhǔn)進(jìn)料。該方法工藝簡(jiǎn)單，成本不高，效果顯著，特別適用于在低溫或高溫等特殊條件下微量液體的進(jìn)料。
【IPC分類】G01N35-10
【公開號(hào)】CN104569466
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310508539
【發(fā)明人】劉瞻, 周繼東, 孫汝柳, 陳靜君, 申慶偉, 楊天予
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月24日