28. Термокондуктом-е и магн-е газоанал-ры.

ТКМ-ские газоан-ры. Пр-п действия основан на процессе теплопереноса в газах под действием градиента t-р.

Теплопров-сть опр-т собой кол-во тепловой эн-и, проходящей ч/з ед-цу площади, за ед-цу времени при градиенте t-ры dT/dl, равном ед-це t-ры на ед-цу длины.

. λ – коэф-т теплопров-сти, F – площадь пов-сти, – градиент t-ры, t - время. Знак «-» - напр-е потока от более нагретого участка к менее нагретому.

ТП-сть газов мало зав-т от давл-я, зав-т от t-ры и у бол-ва газов растет с ростом t-ры. Для смеси газов справедливо выражение:

1/λ – тепле сопр-е, 1/λ_i – тепл-е сопр-е i-ro компонента смеси; c_i — объемная концентрация i-го компонента.

Т.е. для многих газов в-на тепл-го сопр-ния с высокой точн-ю аддитивна, т.е. опр-ся как сумма λ. Измер-е этой величины основано на различных коэффициентах теплопроводности.

Т.к. , а t-ные коэф-нты для разл-х газов отлич-ся, то м подбирая t-ру выделить 1 комп-нт из смеси, т.е. смесь будет вести себя как бинарная по теплопров-сти.

И змер-е осущ-ся в ТКМ-ских каме-рах (ТКК) по измен-ю эл-го сопр-ния термо-резистора в проц передачи тепл-й энергии от этого резистора к стенкам камеры, ч.з слой ан-го газа пост-й толщины, в кот-й этот терморезистор и кот-й имеет меньшую t-ру, чем терморези­стор. Констр-но – Mе-й блок с 4мя камерами в кот-х нах-ся терморезисторы измер-я и сравн-я. R из Pt, Mo - W, W – Re, проволока диаметром 0,02 мм. R=5 – 60 Ом. R₀ – баланс моста (установка на­ч-го ур-ня мо­ста). Напряж-е питания уст-тся таким образом, чтобы температура была 50— 200°С.

Тепл-й поток от терморезисторов, отводится за счет ряда сост-щих:

– поток тепла за счёт теплопроводности через слой газа,

- поток тепла за счёт конвективной составляющей,

- за счёт излучения в ИК области,

- отвод за счёт креплени­й терморезистора.

t -ру и скорость прокачки подбирают т.о., чтобы теплопередача происх-ла ч/з слой газа. Ан-мый газ под-ся в измерит-й канал, а вспом-й в другой – канал сравн-я. В случае рав-ва теплопров-стей в обоих каналах на измер-й диагонали нулевой сигнал. При измен-и теплопров-сти смеси усл-я теплопередачи изм-ся в изм-ном канале, а в канале сравн-я нет. В-на разбаланса равна:

ΔU =U_изм-U_сравн. U_изм = K_λ `∙(1/λ_см ) U_сравн = K_λ ``∙(1/λ_в )

Если обеспечить рав-во коэф-тов преобр-я K_λ ` и K_λ `` получим:ΔU = K_λ (1/λ_см – 1/λ_в)Иногда камеры заполняют газом, с λ соотв-щей нижнему пределу измер-й. ТКМ-ские газоан-ры применимы для Н₂, Не, СO₂, SO₂, NH₃, С1₂ в бинарных и псевдобин-х газ-х смесях, а также в кач-ве детекторов газа. Диап-н измерений от 0-1 до 0-100%; чувстви­тельность 5—20 мВ/% об.; классы точсти 2,5-10; скорость реакции 1-2 мин.

Магн-е газоан-ры. , H – напряж-е МП, M – намагнич-сть, – магнитная проницаемость

Связь между H и M опр-ся через:

– магн-я восприимчивость, Газы слабомагн-е и в зав-сти от делятся на диамагн-е и парамагн-е. Все в-ва по магн-м св-м подразд-т на: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.Э лектрон, движ-ся вокруг атома, обладает орбит-м м-том . При внесении атома в МП с индукцией магн-й м-нт прецессирует вокруг (вращ-ся концом вектора ). Колич-й х-кой намагнич-го сост-я служит намагнич-сть это отнош-е магн-го м-нта малого объема вещества к величине этого объема: .

Связь намагнич-сти и напряж-сти МП выр-ся формулой: , где магнитная воспр-сть.Магнитная воспр-сть для парамагн-х и диам-х газов: , , где , объемные магн-е воспр-сти парамагн-х и диам-х газов; пост-я Кюри; молек-я масса; , абс-е давл-е и t-ра; уни­верс-я газ-я пост-я; удельная магнитная воспри­имчивость диамагнитного газа.

Магнитная воспр-сть парамагн-х газов – полож-я в-на, диам-х – отриц-я. Она обладает свойством аддитивности.

Подавляющее большинство газов и паров являются диамагнитными. Парамагнитными свойст­вами обладают кислород и оксиды азота ( и т.д.). Причем по абсолютному значению магнитная восприимчивость кислорода в 100 раз и более превосходит магнитную восприимчивость остальных газов и паров (кроме оксидов азота). Поэтому кислород используют для измерения его концентрации в многокомпонентных смесях.

П арамаг-ми св-ми обл-т кислород и оксиды азота. Причем по абс-му знач-ю магн-я воспр-сть кислорода в 100 раз и более превосходит магн-ю воспр-вость ост-х г-в и паров (кроме оксидов азота). Аномальные параметр-е св-ва кислорода исп-ся для получ-я измер-й инф-и о его конц-и в многокомп-х смесях г-в и паров. Термомагн-е Г/А. В его раб исп-ся явл-е термомагн-й конвекции, сущ-сть кот закл-ся в том, что при распол-и в неодн-м МП провод-ка, нагрев-го эл-м током, за счет ум-я магн-й воспр-сти кисло­рода, вызв-го нагрев-м, образ-ся дв-е газ-й смеси, напр-й от обл большей напряжен-сти МП к обл меньшей напряж-сти.

Ан-й г поступает из блока подготовки 1 с пост-м объемным расходом в кольцевую камеру 3. По d этой камеры установлена тонкостенная стеклян­ная трубка 4 с намотанными на ней терморезисторами тепл-го расхо­домера R1 и R2 Если в ан-м г отсут-т кислород, то при гориз-м полож-и трубки 4 поток г ч/з нее отсут-т. Когда в ан-м г имеется кислород, он втягивается в МП, созд-е пост-м магнитом 2 около лево­го (на рисунке) конца трубки 4. Затем кислород нагрев-ся тер­морезистором R1 до t-ры выше т. Кюри (~80°С), при кот он теряет свои парамагн-е св-ва, стан-ся диа­магн-м и выталк-ся из МП (в напр-и стрелки на рис). Возникает «магн-й ветер» - поток г, протек-й по трубке 4. Расход г в трубке 4 изм/ся тепл-м расходомером. Разбаланс неравновесного моста 5, опр-й объемной конц-й кислорода в ан-м г, изм/ся и регист-ся потенциометром 6. Аналит-е уст-во 7 ан-ра термостатируется при t-ре 45°С. Диап-ны изм|й термомагн-го Г/А от 0-1 до 0-100% об.; кл точ-сти 2,5-5 (в зав-сти от диап-на изм/й), вр р-ции 120 с.