79.Диффузионный газоанализатор.Принципизмерения.Коэффициентдиффузии.Схема автоматического мембранного анализатора.Уравнение сигнала анализатора.Взаимная диффузия в газах.

Диффузионные газоанализаторы Принцип действия основан на процессе переноса вещества (компонента смеси) под действием градиента его концентрации.

1. Из теории диффузии известно, что перенос в газовой фазе связан с тепловым хаотическим движением молекул от большей концентрации в сторону меньшей концентрации.

2. А если рассматривается диффузия в твердое тело, то это определяется энергией поверхности, связанной с нарушениями в кристаллической решетке, наличием пор.

Интенсивность диффузии зависит от коэффициента диффузии.

1. В газах это коэффициент взаимной диффузии, определяемый молекулярными массами газов и полярностью молекул. Коэффициент диффузии увеличивается с ростом температуры и уменьшается с увеличением давления.

2. В твердых телах при соизмеримости диаметра пор с длиной свободного пробега молекул коэффициент диффузии обратно пропорционален квадратному корню из молекулярной массы:

Коэффициент диффузии зависит от механизма проницания молекулы в твердое тело.

Твердое тело, через которое проникает газ в газоанализаторах, называют мембраной.

Диффузионные газоанализаторы бывают мембранные и основанные на взаимной диффузии.

Мембранный газоанализатор

В этом анализаторе камеры 2 и 1 разделены тонкой (10—20 мкм) мембра­ной из сплава палладия с серебром.Через камеру 2 с постоянным объемным расходом прокачивает­ся анализируемый газ, содержащий водород, а через камеру 1 — вспо­могательный газ (на­пример, воздух или азот), который предва­рительно проходит через камеру 4. В камере 1 размещены измери­тельный R_и, а в камере 4 — сравнительный R_сртерморезисторы. Эти терморезисторы подключены к неравновесному мосту 5 и образуют термокондуктометрическуюячейку. При работе ана­лизатора через мембрану из камеры 2 в камеру 1 диффундирует только водород, который добавляется к вспомогательному газу и изменяет теплопроводность газового потока, омывающего измери­тельный терморезистор R_и. Это вызывает изменение сигнала нерав­новесного моста 5, который измеряется и регистрируется самопи­шущим потенциометром 6.

Сигнал анализатора равен: ,где коэффициент диффузии определяемого компонента через мембрану; и площадь и толщина мембраны; теплопро­водность газа, проникающего через мембрану; коэффициент преобразования анализатора.

Анализатор обеспечивает селек­тивное измерение концентраций водорода, дейтерия и гелия в диапазонах от 0—1 до 0—100% об., имеет класс точности 3 и время реакции 10—15 с. Кроме палладиевых мембран в рассмотренном анализаторе для решения задач селективного измерения концент­рации других газов и паров могут быть использованы тонкие (5—20 мкм) пленки из различных полимерных материалов.

Взаимная диффузия в газоанализаторах

Построение анализаторов на основе взаимной диффузии аналогично мембранному, только вместо устанавливается сетчатое окошко.Скорость потока, размер окошка и расстояние до измерительного терморезистора подобраны так, что до первым доходит газ с наибольшим коэффициентом диффузии (наиболее легкий). Поэтому и сигнал анализатора будет связан с концентрацией этого компонента. Класс точности: 2.Время реакции: .Избирательность таких анализаторов в 10 раз выше термокондуктометрических, т.к. меньше влияет концентрация неопределяемого компонента.