Измерение состава и физико-химических свойств вещества. Физические газоанализаторы. Термокондуктометрические газоанализаторы

Основаны на зависимости какого либо физического эффекта или физического свойства вещества от его состава. Для газового анализа используют плотность, вязкость, теплопроводность, магнитную восприимчивость, тепловой эффект реакции. По изменению специфических физ. свойств возможно определить концентрацию измеряемого компонента в многокомпонентной системе.

Физические газоанализаторы

Используют свойства газовой смеси: теплопроводность, магнитная восприимчивость, тепловой эффект хим.р-ции. Условие выбора физ.св-ва: аддитивность свойств выбранной физ.величины в данной газовой смеси.

Термокондуктометрические газоанализаторы (стр 28 рис 42 А)

Принцип действия основан на зависимости теплопроводности газ. смеси от конц-ции определяемого компонента. Считаем что теплопроводность явл-ся аддитивным св-вом. Для бинарной газовой смеси:

; x – молярные доли компонентов; лямбда – теплопроводности компонентов(Вт/(м*К)). Применимость метода ограничивается опред.областью конц-ций.

Схема:

В плечи измерительного моста включены одинаковые сопротивления в виде платиновых нитей 1, нагреваемых током. Через сопротивления протекает одинаковый постоянный ток и нагревает их. Два сопротивления, включенные в противополож. плечи моста, помещаются в камеры, через кот. пропускается измеряемый газ, а два других в камеры 2, наполненные сравнительным газом(возд.).до тех пор пока отвод теплоты от нагр.элементов(нитей) в измерит-ых и сравнит-ых камерах одинаков, мост находится в равновесии. Если теплопроводность измеряемой газ.смеси, отличается от теплопроводности воздуха, то теплоотдача от нитей к стенкам камеры изменяется, изменяется и темп. нитей и следовательно изм-ся сопротивление. В диагонали моста cd появляется напряжение разбаланса, пропорциональное содержанию определяемого комп-та.

Схема преобразования конц-ций:

Напряжение разбаланса измеряется например потенциометром. Недостатки: большая погрешность(2,5-10%), отсутствие селективности.

 

22. Измерение состава и физико-химических свойств вещества. Физические газоанализаторы. Термохимические газоанализаторы (стр 29 рис 44)

Основаны на зависимости какого либо физического эффекта или физического свойства вещества от его состава. Для газового анализа используют плотность, вязкость, теплопроводность, магнитную восприимчивость, тепловой эффект реакции. По изменению специфических физ. свойств возможно определить концентрацию измеряемого компонента в многокомпонентной системе.

Физические газоанализаторы

Используют свойства газовой смеси: теплопроводность, магнитная восприимчивость, тепловой эффект хим.р-ции. Условие выбора физ.св-ва: аддитивность свойств выбранной физ.величины в данной газовой смеси.

Термохимические газоанализаторы (стр 29 рис 44)

Принцип действ. основан на окислении углеводородов поверхности каталитически активного элемента и измерении кол-ва выделившейся при этом теплоты, которое пропорционально конц-ции углеводородов и паров горючих жидкостей.

Две осн. модификации: в первой реакция сжигания осуществляется на активированной поверхности нагретой платиновой нити, помещаемой в изм. проточную камеру. Нить Rt нагревается пост. током и на ней происходит каталитич. окисление пропускаемой горючей смеси. Сравнительный элемент находится в закрытой сравнительной камере, заполненной воздухом. Выделяющаяся (в рез-те окисления) теплота приводит к повышению Т измерительного элемента. Его сопротивление изменяется и возникает разбаланс измерительного моста – мера концентраций горючих компонентов. ВО ВТОРОЙ модификации применяется насыпной твёрдый катализатор 1, помещаемый в проточную термостатическую камеру сжигания. Повышение Т, вследствие эффекта реакции сгорания, измеряется термометром сопротивления 2.

Схема преобразования конц-ций анализир.(горючего) газа в разбаланс напряжения:

, где Q – теплота сгорания. Напряжение разбаланса измеряют потенциометром. Недостатки: ограниченный диапазон измерений, отсутствие селективности, низкое быстродействие и чувствительность, отравляемость чувств. элемента, обязательное присутствие кислорода в контролируемой среде. Область применения: измерение довзрывных конц-ций углеводородов и паров горючи жидкостей.

23. Измерение состава и физико-химических свойств вещества. Физические газоанализаторы. Термомагнитные газоанализаторы (стр 28 рис 43)

Основаны на зависимости какого либо физического эффекта или физического свойства вещества от его состава. Для газового анализа используют плотность, вязкость, теплопроводность, магнитную восприимчивость, тепловой эффект реакции. По изменению специфических физ. свойств возможно определить концентрацию измеряемого компонента в многокомпонентной системе.

Физические газоанализаторы

Используют свойства газовой смеси: теплопроводность, магнитная восприимчивость, тепловой эффект хим.р-ции. Условие выбора физ.св-ва: аддитивность свойств выбранной физ.величины в данной газовой смеси.

Термомагнитные газоанализаторы (стр 28 рис 43)

Принцип действ. основан на использовании температурной зависимости парамагнитной восприимчивости кислорода, выраженной ур-ем Кюри: ; x- уд.магнитная восприимчивость, с – постоянная Кюри.

Схема:

Поток анализ. газа на входе в кольцевую камеру разделяется на 2 потока, кот. Протекают по двум половинам кольцевой камеры 1. Камера имеет попереч.сечение в виде тонкостенной стеклянной трубки 3, образующей анализатор.R1,R2 – нагревательные проволочные секции из металла с выс. температурным коэф-ом сопротивления(Pt, Ni), представляющие собой два сопротивления.

Двумя другими плечами моста служат постоянные сопротивления R3,R4. R1 и R2 нагреваются до 200-300 током от ИПС(источник питания стабилизированный). Половина трубки с сопротивл.R1 находится м/д полюсами сильного магнита 2. При отсутствии кислорода в анализ.смеси поток разделяется на две равные части, омывающие сопротивления R1 и R2, не нарушая равновесия моста. Если анализ.газ содержит кислород, то он сильнее втягивается в трубку со стороны магнита. Согласно ур-ию Кюри при нагревании газосмеси, содержащей кислород, магн. восприимчивость смеси снижается. Более холодные свежие порции смеси вытесняют нагретые, что приводит к образованию постоянного газового потока через попереч.трубку.R1 несколько охлаждается, R2 на столько же нагревается. Возникающая м/д сопротивлениями разность T и разность сопротивлений явл-ся мерой содержания кислорода в анализ.газе. Напряжения разбаланса меряют потенциометром.