6.2. Термохимические газоанализаторы

Термохимические газоанализаторы предназначены для анализа горючих и взрывоопасных компонентов газовых смесей. Принципиально приборы этого типа не отличаются от ранее рассмотренных. Однако их отличие состоит в том, что здесь используется тепловой эффект сгорания горючих газов на каталитически активной платиновой спирали. Измерительный блок снабжается на входе и выходе взрывозащищающими устройствами. В настоящее время выпускаются автоматические газоанализаторы для определения водорода в кислородном коллекторе или кислорода в водородном коллекторе электролизных установок. Для про­верки правильности показаний используется баллон с контрольной газовой смесью.

Газоанализатор типа ТП 2221М - автоматический прибор, показывающий или самопишущий, предназначен для измерения объемной концентрации дву­окиси углерода СО₂ в многокомпонентных сухих газовых смесях.

Газоанализатор может быть использован в различных системах контро­ля, сигнализации и автоматического регулирования, в том числе и пище­вой промышленности.

Принцип действии прибора основан на зависимости теплопроводности анализируемой смеси от концентрации в ней СО₂, теплопроводность которой ниже других компонентов.

Основу прибора составляет компенсационная сравнительная мостовая схема переменного тока из 3-х мостов: рабочего, сравнительного и компенсационного. Рабочий мост построен по дифференциальной схеме. Его чув­ствительные элементы помещены в закрытые ампулы. Два элемента омы­ваются анализируемым газом, два других - контрольным.

Диапазон измерений 0–40 %. Основная погреш­ность ±2,5 % . Постоянная времени 4 мин.

6.3. Магнитные газоанализаторы

Определение концентрации кислорода основывается на физическом свойстве – парамагнетизме.

Объемная магнитная восприимчивость:

К = æρ ,

где æ - удельная магнитная восприимчивость;

ρ - плотность газа.

Для парамагнитных веществ æ>0 , а для диамагнитных æ<0.

При этом парамагнитные материалы втягиваются в магнитное поле, а диамагнитные выталкиваются из него.

Наибольшей положительной восприимчивостью обладают кислород (+1) и окись азота (+0,36).

Для парамагнитных газов:

К = æρ= æ pM/RT,

где p - давление газа; M - молекулярная масса; R- газовая постоянная;

Т- абсолютная температура газа.

Согласно закону Кюри:

æ=C/T,

где С - постоянная Кюри.

Тогда

K=CMp/RT².

Магнитные газоанализаторы разделяются на термомагнитные и магнитомеханические.

Термомагнитный метод получил более широкое применение. Он основан на изменении объемной магнитной восприимчивости при изменении темпе­ратуры. (Рис. 6.2)

Рис. 6.2

При размещении нагретого до температуры 200–250 °С проводника (платиновая проволока) в неоднородном магнитном поле вследствие уменьшения магнитной объемной восприим­чивости за счет нагревания газ движется в направле­нии от больших напряженностей магнитного поля к меньшим.

Величина усилия втягивания:

dF=(aKHdH/dx) ∙dV ,

где а – коэффициент;

Н – напряженность магнитного поля;

dH/dx – градиент напряжённости;

V – объем газа.

Наличие кислорода в анализируемом газе приводит к его движению вдоль нагревательных элементов, что одновременно охлаждает резистор R₁ и нагревает резистор R₂, т.е. изменяет их сопротивления. Разность сопро­тивлений, функционально связанная с концентрацией кислорода, приводит к разбалансу моста, измеряемому вторичным прибором, градуированным в процентах концентрации.

Для измерения объемной концентрации кислорода в дымовых газах котельных установок применяется газоанализатор типа МН 5110Т. Газовая схема прибора включает два газозаборных устройства с керамическими фильтрами для очистки, вспомогательные устройства для приведения параметров газа и воздуха к требуемым значениям, рабочие и сравнительные камеры двух приемников и два побудителя расхода, обеспечивающие прокачивание через систему газа и воздуха.

Газ для анализа отбирается из котла через керамический фильтр, откуда поступает в блок выравнивания влажности, где он либо подсушивается (с удалением конденсата) либо увлажняется. Для контроля разряжения в системе служит манометр.

Пределы измерения 0-10 %. Основная погрешность ±0,3 %.

В

I

II

измерительной схеме газоанализатора МН 5130 с диапазоном измерений 0-100 % использована компенсационная схема, состоящая из двух мостов: рабочего I и сравнительного II (рис. 6.3).

Рис. 6.3