Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 135
Текст из файла (страница 135)
Указанное расположение чувствительных элементов в блоке обеспечивает одинаковые условия их работы. Блок для чувствительных элементов в зависимости от агрессивных свойств анализируемой газовой смеси изготовляют из латуни, нержавеющей стали и других материалов. На рис. 21-3-4 показана схема камеры приемного преобразователя термокондуктомегрического газоанализатора, в которой установлен чувствительный элемент с остеклованной платиновой спиралью. Как видно из схемы, анализируемый газ протекаег через горизонтальный канал, перпендикулярный каналу камеры. Газ поступает в камеру, омывая чувствительный элемент, только за счет диффузии.
Чувсгвительйый элемент может быть также установлен в вертикальном прямоточном канале, В этом случае чувстви- Рис. 21-3-4. Схема камеры прн емиого преооразовагелн газонов лизатора с диффузионным под иодом анализируемого газа. тельный элемент непосредственно омывается потоком анализируемого газа. При диффузионном подводе газа в камеру показания газоанализатора в значительно меньшей степени зависят от расхода газовой пробы. При установке чувствительных элементов в прямоточных каналах приемный преобразователь будет иметь меньшую инерционность, но в этоьг случае на показания газоанализатори будет значительно влиять изменение расхода анализируемого газа.
Термохимические газоанализаторы. Из числа термохимичсских газоана, лизаторов наибольшее распространение получили газоанапизаторы, основанные на измерении полезного теплового эффекта реакции каталитического окисления (горепия) определяемого компонента анализируемой газовой смеси. Газоанализаторы этого типа нагла ходят применение для определения СО + Н, или СО в продуктах горения и в других газовых смесях, а также СНа 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 осугцествляется 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 гранулнровашюм 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 СН, в рудничной атмосфере каталитнческое 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. Мостовая измерительная схема термохимического газоанализатора показана на рис. 21-3-5. Газоанализатор состоит из приемного преобразователя, линии связи (гс„— резистор для подгонки сопротивления линии связи до заданного значения), вторичного измерительного прибора (милливольтметра) и источника стабилизированного питания (ИПС). Плечи неуравновешенного моста приемного преобразователя тттт и Ра, являющиеся соответственно рабочим и сравнительным чувствительнымн элементами, изготовлены из тонкой платиновой проволоки.
Рабочий чувствительный элемент К„ на поверхности которого происходит каталитическое горениеопределяемогокомпонен- та та, помещен в камеру. Через эту лу камеру непрерывно протекает анализируемый газ. Сравнительный чувствительный элемент гс„лл 1 1 аналогичный по устройству ра- на ла бочему, помещен в герметически ла закрытую камеру, заполненную воздухам. Плечи моста ттт и Да р выполнены нз манганнновой проволоки.
Рабочий и сравнительный лг л+ чувствительные элементы нагреваются до определенной температуры (не менее 200 — 400'С' рнс. 21-3.5, Принципиальная нанернв зависимости от катализатора тельная мостовая схема тернохннняси определяемого компонента) ского гааоаналнаатора. постоянным током. Небольшие колебания напряжения питания и температуры воздуха, окружающего приемный преобразователь, практически не вызывают изменения показаний газоанализатора. В рабочей камере горение в присутствии катализатора происходит за счет свободного кислорода в анализируемом газе или за счет дополнительно поступающего через специальное сопло камеры воздуха в количестве около 30оа общего объема анализируемого газа.
Благодаря выделению тепла при сгорание определяемого компонента возрастает температура чувствительного элемента тта, а следовательно, и его сопротивление, вследствие чего равновесие моста нарушается. Разность потенциалов, возникшая при этом на вершинах моста, будет пропорциональна количеству выделившегося тепла, а следовательно, и содержанию определяемого компонента в анализируемом газе. Это дает возможность градуировать шкалу л1илливольтметра непосредственно в процентах по объему СО, СО + Н, или СН,. Для коррекции нуля газоанализатора служит регулируемый резистор Яо. В момент проверки нуля чувствительные элементы )та и тта омываются воздухом.
21-4. Магнитные газоанализаторы Общие сведения. 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, вчастности, в продуктах горения. 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. Для неферромагнитных веществ, к которым относятся газы, намагниченность / или интенсивность намагничивания (т.
е. сумма магнитных моментов, приходящихся на единицу обьема) пропорциональна напряженности магнитного поля Н: ,)=хН, (21-4-1) где х — коэффициент пропорциональности, называемый объемной магнитной восприимчивостью вещества. Для диамагнитных веществ я имеет отрицательное значение, так как прецессионные круговые токи ослабляют внешнее поле, т. е. оси их имеют противоположное внешнему магнитному полю направление.
Диамагнитные явления выражены весьма слабо. Для парамагнитных веществ н имеет положительное значение, так как под действием внешнего магнитного поли оси магнитных моментов молекулярных круговых токов, образованных вращением электронов вокруг ядра атомов, наклоняются в сторону внешнего поля, в силу чего оно усиливается. Следует отметить, что вследствие незначительности энергии молекулярного кругового тока в магнитном поле по сравнению с энергией теплового движения отдельных молекул и атоэюв внутри неферромагнитного вещества явление парамагнетизма, хотя оно и значительно больше по сравнению с явлением диамагнетизма, проявляется также очень слабо.
Удельная магнитная восприимчивость у определяется отношением объемной магнитной восприимчивости х к плотности газа р: Х= Р (21-4-2) Плотность газа в зависимости от абсолютного давления р и температуры Т определяется выражением (21-4-3) где М вЂ” молекулярная масса; Я вЂ” газовая постоянная. Значения плотности для наиболее распространенных газов в нормальном состоянии приведены в табл. П14-3-2, Плотность газа или смеси газов в рабочем состоянии при р и Т может быть определена по формулам, приведеннь|м в 9 14-5. Удельная магнитная восприимчивость диамагнитных газов не зависит от агрегатного состояния газа, температуры и давления, Объемная магнитная восприимчивость диамагнитных газов с учетом приведенных выше выражений равна: У Р 2 Т я а РМ (21-4-4) или рга тс =ко — —, ра (21-4-5) где яз†объемная магнитная восприимчивость при нормальных температуре Т, = 273 К и давлении р, = 1,0332 кгсlсмз.
Из выражения (21-4-4) видно, что зс для диамагнитных газов при постоянном давлении обратно пропорциональна температуре. Удельная магнитная восприимчивость парамагнитных газов зависит от температуры. Это объясняется тем, что в нейтральном состоянии направление осей магнитных моментов молекулярных круговых токов ориентированы хаотично, но при наличии внешнего магнитного поля оси магнитных моментов стремятся расположиться вдоль этого поля.
Тепловое движение отдельных молекул и атомов внутри вещества мешает этому, и, следовательно, эффект уменьшается с ростам температуры. Это положение лежит в основе закона Кюри, согласно которому для кислорода у обратно пропорциональна абсолютной температуре Т '." )1=т' (21-4-6) где С вЂ” постоянная Кюри. Объемная магнитная восприимчивость парамагнитных газов с учетом выражений (21-4-2), (21-4-3) н (21-4-6) равна: тг С С рт; к=ко — ° Рат (21-4-8) г Парамагнитные газы ЫО и 1чОа ие подчиняются закону Кюри 1901. Из этого уравнения следует, что объемная магнитная восприимчивость зависит от температуры и давления, а следовательно, и от плотности газа. Объемная магнитная восприимчивость смеси газов при отсутствии химического взаимодействия определяется по формуле и я,„= пи+ У, 'огиз=пи+(1 — о) я„(21-4-9) где о — объемная концентрация кислорода в смеси (в долях единицы); х — магнитная восприимчивость кислорода; и> — объемная концентрация >'-го некислородного компонента смеси (в долях единицы); х, — магнитная восприимчивость <'-го некислородного компонента смеси; хн — магнитная восприимчивость некислородной части смеси.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
