Лекція 17. Вимірювання складу газів (рідин). Загальні відомості. Відбирання проб газу. Механічні (хімічні) газоаналізатори. Теплові (кондуктометричні) газоаналізатори. Магнітні газоаналізатори. Газові (рідинні) хроматографи. Вимірювання вологості газів. Визначення концентрації токсичних речовин в газах. Вимірювання димності відпрацьованих газів.

17.1. Загальні відомості

Метою вимірювання складу газів є визначення правильності роботи енергетичного устаткування (двигунів, котлів), а також оцінювання ступеня забруднення навколишнього середовища. За результатами ви- мірювань оцінюють повноту згоряння палива, визначають коефіцієнт надлишку повітря, токсичність газів тощо.

Відпрацьовані гази теплових двигунів і котлів – це багатокомпонентна суміш, яка вміщує кисень, оксиди вуглецю, водяну пару, кислотоутворюючі оксиди тощо. При відборі газу для аналізу важливо забезпечити представництво проби. Пробовідбірники, газовідвідні трубки і посудини для зберігання проб не повинні реагувати з компонентами газової суміші. Пробовідбірники виготовляють з нержавіючої сталі, керамічних і кварцових труб. Застосування мідних трубок не допускається внаслідок їх окислення.

Пробовідбірник звичайно виготовляють у вигляді відкритої трубки внутрішнім діаметром не менше 12 мм. Його розміщують перпендикулярно потоку при відборі проб для аналізу газових компонентів в суміші і проти потоку при оцінюванні димності продуктів згоряння. Відбір газів при наявності в них механічних домішок здійснюють за допомогою керамічних фільтрів.

Газовідвідні трубки виготовляють з тих же матеріалів, що й пробовідбірники. При низьких температурах газів можливо застосування резинових і пластмасових труб.

Концентрація компонентів газової суміші може змінюватися по ходу руху, в поперечному перерізі газоходу і за часом. Тому проба, що відбирається для аналізу, повинна характеризувати середній склад газової суміші. Гази повинні відбиратися з декількох точок в поперечному перерізі газоходу. Для цього переріз газоходу розбивається на декілька рівновеликих площадок (рис.17.1). Відстань точок відбору газів від центра кола для газоходів з круглим перерізом визначається з формули

,

(17.1)

де R_n – відстань точки відбору в кожній рівновеликій площадці від центру газоходу; R_о – радіус газоходу; n – порядковий номер площадки від центру; m – кількість рівновеликих площадок, на які розбивається переріз газоходу.

Кількість рівновеликих площадок, на які розбивається переріз газоходу, можна визначити з табл. 17.1.

Таблиця 17.1

Діаметр газоходу, 2Rо , мм	400	500	600	700	800	900	1700	1200	1500
Кількість площадок, m	7	9	11	13	14	15	16	18	20

Точки відбору газів розміщуються на двох взаємноперпендикулярних діаметрах на відстані від центру газоходу, визначеній з формули (17.1). Крім того, відбір газів здійснюється з центру газоходу. Таким чином, загальна кількість точок відбору дорівнює 4m+1.

Концентрація окремих компонентів в газовій суміші виражається в масових і об’ємних одиницях. Масова концентрація виражається в кг/м³, г/м³ або мг/м³. Дуже малі кількості газів виражають в гамах ; кг, а масова концентрація в кг/м³. Об’ємна концен- трація компонентів в газовій суміші виражається в процентах (%). Ця одиниця вимірювання є більш зручною, оскільки процентний вміст компонентів газової суміші не залежить від температури і тиску газу.

В більшості випадків завдання газового аналізу полягає у вимірюванні концентрації якого-небудь одного компонента складної газової суміші. Такий аналіз можливий лише тоді, коли газ, концентрація якого підлягає вимірюванню, відрізняється від інших газів суміші хоча б одним фізико-хімічним параметром, який можна виміряти. Чим більше відрізняється фізико-хімічна властивість вимірюваного газу, тим точніше і чутливіше буде метод вимірювання його концентрації.

Прилади для вимірювання концентрації компонентів в газовій суміші називаються газоаналізаторами. Вони поділяються на автома-тичні і неавтоматичні, стаціонарні і переносні. За принципом дії газоаналізатори поділяють на механічні, теплові, магнітні, оптичні тощо.