21 Назначение, принцип действия, особенности устройства объемно-поглотительного газоанализатора

В зависимости от методов, основанных на использовании различных физико-химических явлений и свойств газов и жидкостей, газоанализаторы подразделяются на механические (объемно-поглотительные, объемно-химические, пневматические), термокондуктометрические, термохимические, магнитные (термомагнитные), инфракрасного поглощения (оптико-акустические), фотоколориметрические (жидкостные, ленточные), гигрометры — влагомеры (точки росы, кулонометрические, психрометрические), хроматографы, масс-спектрометры

Механические газоанализаторы основаны на изменении молекулярно-механических параметров состояния или свойств анализируемой смеси. Величинами, характеризующими концентрацию определенного компонента, в таких приборах являются:

изменение объема или давления пробы газовой смеси (при постоянном объеме или давлении) в результате химического воздействия на определенный компонент;

вязкость газовой смеси;

плотность газовой смеси и некоторых свойств, зависящих от плотности, например скорость распространения звука и ультразвука, скорость диффузии.

К механическим газоанализаторам относятся объемно-поглотительные газоанализаторы (рисунок 1), предназначенные для циклического измерения концентрации, например аммиака в газовых смесях, не содержащих компонентов, способных взаимодействовать с серной кислотой.

1 — реперное устройство; 2 — дозатор; З— реактор; 4— защитный фильтр;

4 и 5— преобразователь; 6— выходной сигнал; 7— командное устройство; 8— стабилизатор опорных давлений

Рисунок 1 - Схема объемно-поглотительного газоанализатора

Анализируемый газ поступает через реперное устройство 1 на вход дозатора 2, который дискретно отбирает пробу постоянного объема и прокачивает ее с определенной скоростью через реактор 3, где определяемый компонент реагирует с поглотителем и поглощается им. Непоглотившийся газ на выходе из реактора очищается защитным фильтром 4 от паров поглотителя и поступает в преобразователь 5, в котором непоглотившаяся часть пробы преобразуется в давление путем вытеснения непоглощенного газа в емкость известного объема.

В узле масштабирования и запоминания выходного сигнала 6 из преобразователя отбирается часть объема не поглотившейся пробы газа, преобразующейся с определенным коэффициентом в давление выходного сигнала, которое запоминается на время очередного цикла анализа.

Синхронная работа всех узлов газоанализатора обеспечивается командным устройством 7, формирующим дискретные управляющие сигналы. Необходимые для работы газоанализатора опорные давления задаются стабилизатором опорных давлений 8.

22 Назначение, принцип действия, особенности устройства термокондуктометрических газоанализаторов

Принцип действия термокондуктометрических газоанализаторов основан на измерении теплопроводности анализируемой газовой смеси, которая зависит от концентрации в ней определяемого компонента. Так как абсолютные значения теплопроводностей газов чрезвычайно малы и их измерение вызывает трудности, в термокондуктометрических газоанализаторах производится относительное измерение изменений теплопроводности анализируемых газовых смесей. В современных приборах удается с высокой точностью контролировать изменение теплопроводности (погрешность 0,1... 0,5 %).

а - рабочего; б — сравнительного;

1 — стеклянный корпус: 2— металлическая нить; З — токопровод

Рисунок 2 - Конструкции съемных чувствительных элементов с открытой спиралью

Чувствительный элемент термокондуктометрического газоанализатора, в котором осуществляется первичное преобразование состава анализируемой газовой смеси в электрический сигнал (рисунок 2), представляет собой стеклянный корпус 1, обладающий высокой теплопроводностью. По оси цилиндра расположена металлическая пить 2 (как правило, из платины диаметром 0,02 ... 0,05 мм), по которой протекает электрический ток. Нить одновременно выполняет функции нагревательного элемента и термометра сопротивления (коэффициент сопротивления платины обеспечивает высокую чувствительность при измерении температуры).

Температура нити (при постоянной силе тока) зависит от условий теплоотдачи в окружающую среду. С изменением концентрации определяемого компонента анализируемой газовой среды изменяется ее теплопроводность, что приводит к изменению температуры нити и, как следствие, к изменению ее сопротивления. Таким образом, изменение сопротивления чувствительного элемента пропорционально изменению концентрации определяемого компонента.

Чувствительные элементы устанавливают в камерах, которые выполняются в виде вертикальных цилиндрических каналов, высверленных в общем массивном корпусе газоанализатора. Диаметр камер 4... 10 мм, а длина не превышает 100 мм.

Камера с установленным в ней чувствительным элементом образует измерительную ячейку. По назначению измерительные ячейки делятся на рабочие, через которые проходит анализируемая газовая смесь, и сравнительные, заполненные газом постоянного (известного) состава.

Чувствительные элементы рабочих и сравнительных измерительных ячеек, выполняющие функции термометров сопротивления, включаются в мостовые измерительные схемы.