Термокондуктометричі газоаналізатори

Робота термокондуктометричних газоаналізаторів заснована на значному розходженні теплопровідності деяких газових компонентів. Так, теплопровідність повітря в 3 рази вище теплопровідності хлору, близько 2 разів вище теплопровідності диоксида вуглецю, але становить лише ¹/₇ теплопровідності водню. Безпосередній вимір теплопровідності газових сумішей — складний і трудомісткий процес і для цілей газового аналізу не застосовується. У газоаналізаторах, заснованих на методі тепло-. провідності, виміряється відносна зміна теплопровідності аналізованої газової суміші, порівнюваної з теплопровідністю еталонної суміші відомого складу. Таке порівняння здійснюється за допомогою вимірювального перетворювача, виконаного за мостовою схемою (мал. Х.1). Вимірювальний міст утворений двома однаковими чутливими елементами (резисторами), що виконують одночасно роль нагрівачів і термоперетворювачів опору, і двома однаковими постійними резисторами R1 і R2. Один із чутливих елементів R_а поміщений в. «робочу камеру» через яку безупинно протікає аналізуюча газова суміш, а другий Rз — у закриту «порівняльну камеру», заповнену еталонним газом відомого складу.

Для збільшення чутливості мостової вимірювальної схеми в промислових газоаналізаторах замість постійних резисторів R1 і R2 включаються відповідно «робочий» і «еталонний» резистори. Міст живиться електричним струмом від джерела напруги Е, який регулюється резистором Rе- Температура нагрівання чутливих елементів R_а і Rэ в термокондуктометричних газоаналізаторах звичайно становить 100—120° С.

Рис. Х.1. Принципова електрична схема вимірювального перетворювача газоаналізатора, заснованого на теплопровідності.

Більше зробленими є вимірювальні схеми термокондуктометричних газоаналізаторів, компенсаційного типу, що складаються із двох неврівноважених мостів, один із яких вимірювальний (аналогічний зображеному на мал. Х.1, але із двома «робочими» і «еталонними» резисторами), а другий порівняльний. Різниця ЕРС, вироблюваних мостами, управляє роботою компенсаційної вимірювальної схеми. Завдяки принципу порівняння показання газоаналізатора не залежать від коливань напруги живлення й зміни температури навколишнього середовища.

Якщо теплопровідності аналізованого й еталонного газів однакові, що нагріваються в однакових умовах резистори R _а і R _э будуть мати однакову температуру й електричні опори, а отже, міст буде перебувати в рівновазі. При відхиленні теплопровідності аналізованої газової суміші від еталонної міст вийде з рівноваги й у його діагоналі з'явиться напруга розбалансу Івих,що служить мірою концентрації вимірюваного компонента й визначається емпіричним вираженням (у В).

(Х.4)

де п-т внутрішній діаметр камери, м; таі I — діаметр і довжина провідника, м; а - температурний коефіцієнт опору матеріалу провідника, Ом/ДО; І -сила струму в.провіднику, А; R — опір провідника при 273,15 ДО (⁰С), Ом; R н і R к — значення теплопровідності при початковій і кінцевій концентраціях обумовленого компонента, Вт/( м-до).

Для настроювання приладу в процесі його градуїровки й експлуатації служать подгоночні опори, які на схемі не показані. Нульові показання періодично перевіряються по контрольному газу або чистому сухому повітрю.

Метод теплопровідності використовується для аналізу газових сумішей на наявність водню, гелію, хлору, а також диоксида вуглецю, сірчистого газу, хлористого водню в повітрі або в інших газах. Вимірювальні схеми для всіх газів аналогічні.

На рис; Х.2 показана схема газового тракту вимірювального перетворювача термокондуктометричного газоаналізатора. Аналізована газова суміш проходить через фільтр 1, де очищається від пилу, вологи й масла, потім через голчастий вентиль 2, для зниження тиску, надходить у ротаметричний регулятор витрати газу 3, за допомогою якого забезпечується сталість витрати газу. Газова суміш після регулятора направляється до чутливих термохімічних газоаналізаторів

φ = dTc/dCa = Aq (1 - aQ^b), . (Х.5)

де Тс — температура шаруючи, ДО; С_а — концентрація обумовленого компонента;. А, а й b — коефіцієнти, що залежать від .розмірів і теплофізичних характеристик вимірювальної камери; q — питома теплота реакції, Дж/( кг-до); Q-: витрата аналізованого газу, м^а/с.

Рис. Х.2. Схема газового тракту вимірювального перетворювача термокондуктометричного газоаналізатора

вимірювальний блок 4, у якому розташовані проточні робочікамери 5 і непротічні порівняльні камери 6, заповнені сухим повітрям. Аналізований газ надходить у верхню частину робочих камер, обмиває чутливі елементи (нагріваються резистори, що) і через нижні канали виходить у газовідводну лінію. Для виключення залежності показань приладів від коливань температури газової суміші й окружаючого середовища блок датчиків може термостатується.

Як вимірювальні прилади для газоаналізаторів застосовуються електронні потенціометри, логометри й мілівольтметри.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ДЕЯКІ ОСОБЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ГАЗОАНАЛІЗАТОРІВ	\|	Термохімічні газоаналізатори

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.