9.2.2. Термохимические газоанализаторы

Из числа термохимических газоанализаторов наибольшее распростране­ние получили газоанализаторы, осно­ванные на измерении полезного тепло­вого эффекта реакции каталитического окисления (горения) определяемого компонента анализируемой газовой смеси. Газоанализаторы этого типа на­ходят применение для определения СО + Н₂ или СО в продуктах горения и в других газовых смесях, а также СН₄ в рудничной атмосфере.

Имеются две модификации термо­химических газоанализаторов, в ко­торых используется реакция каталитического окисления. К первой модификации относятся газоана­лизаторы, в которых реакция каталитического горения определяе­мого компонента осуществляется на поверхности на гретой ката­литически активной тонкой проволоки (например, платиновой). Эта проволока является одновременно чувствительным эле­ментом.

Ко второй модификации относятся газоанализаторы, в которых каталитическое окисление определяемого компонента осущест­вляется на твердом гранулированном катализаторе при протекании через него анализируемой газовой смеси. В этом случае полезный тепловой эффект каталитического горения измеряют в рабочей камере с помощью чувствительного элемента, выполненного из тонкой платиновой проволоки или термобатареи. В переносном газоанализаторе для определения СН₄ в рудничной атмосфере ка­талитическое горение осуществляется на твердом шарообразном катализаторе, выполненном из окиси алюминия, с нанесенной на его пористую поверхность платинопалладиевого катализатора. Внутри шарообразного катализатора находится платиновая спираль, которая выполняет функции чувствительного элемента. Такое вы­полнение чувствительного элемента обеспечивает более высокую. надежность и стабильность характеристик прибора по сравнению с газоанализаторами первой модификации.

9.3. Магнитные газоанализаторы

Магнитные газоанализаторы на кислород, ос­нованные на измерении магнитных свойств кислорода, получили широкое применение в различных отраслях промышленности для определения концентрации кислорода в газовых смесях, и, в част­ности, в продуктах горения [15].

Магнитные свойства газов обычно характеризуют значениями объемной магнитной восприимчивости и удельной или массовой маг­нитной восприимчивости. Все известные газы по характеру и абсолютным значениям магнитных свойств разделяются на диамаг­нитные и парамагнитные.

Кислород обладает значительно большей магнитной воспри­имчивостью по сравнению с другими газами. Благодаря этому, представляется возможность использовать магнитные свойства кис­лорода для избирательного определения его концентрации в про­мышленных газовых смесях. Как видно из таблицы, лишь два газа — окись и двуокись азота — имеют относительно большую магнитную восприимчивость. Однако эти газы встречаются очень редко в смесях промышленных газов.

Абсолютное значение объемной магнитной восприимчивости кислорода весьма мало и может быть точно измерено лишь специальными высокочувствительными мето­дами. Поэтому в существующих магнитных газоанализаторах для измерения концентрации кислорода в газовых смесях используются косвенные методы, т. е, те или иные физические явления, связанные с магнитными свойствами кислорода. К таким явлениям, исполь­зуемым для создания магнитных газоанализаторов, относятся следующие:

1. В среде парамагнитного газа при наличии нагретого тела и неоднородного магнитного поля возникает термомагнитная конвек­ция (магнитный ветер), вызывающая охлаждение тела.

2. Парамагнитный газ, находящийся в магнитном поле, изме­няет свою теплопроводность.

3. Парамагнитный газ при наличии магнитного поля изменяет свою вязкость.

4. Тело, находящееся в парамагнитной газовой среде и неодно­родном магнитном поле, испытывает выталкивающее или втягиваю­щее воздействие при одновременном изменении магнитной воспри­имчивости окружающего его газа.

В соответствии с физическим явлением, положенным в основу принципа работы прибора, магнитные газоанализаторы подразде­ляют на четыре группы по ГОСТ 13320-67:

1. термомагнитные;

2. магнитотермокондуктометрические;

3. магнитовискозиметрические;

4. магнитомеханические — роторные, эффузионные (безро­торные).