ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

Физические свойства газов обычно линейно зависят от их концентрации, причем чем меньше их давление, тем выше линейность. При анализе состава газов применяют зависимость теплопроводности газа от его состава. На рис. 9.16 схематически показан газоанализатор, в котором изменение теплопроводности газа преобразуется в изменение сопротивления. Преобразователь представляет собой металлическую трубку, по оси которой натянута платиновая проволока, нагреваемая электрическим током. Через трубку проходит анализируемый газ. Тепло, выделенное протекающим током, за счет теплопроводности газа передается стенкам трубки и рассеивается в окружающей среде. При изменении состава газа изменяются его теплопроводность, количество отдаваемого тепла и температура проволоки. Следовательно, изменяется и сопротивление проволоки. Режим работы преобразователя рассчитывают так, чтобы наибольшее количество тепла нагретой проволоки рассеивалось за счет теплопроводности через анализируемый газ. Поскольку проволока по своей длине нагрета неодинаково — в середине температура максимальна, а в местах крепления температура равна температуре трубы, то возникают тепловые потери. Для их уменьшения увеличивают длину и уменьшают сечение проволоки. Отношение ее длины к сечению должно быть не менее 500. Для уменьшения потерь от излучения проволока не должна нагреваться выше 200-300°С.

Большое количество тепла теряется вследствие принудительной конвекции (теплообмен в газообразных или жидких средах, осуществляемый потоками или струями вещества). Для уменьшения потерь скорость обмена газа в преобразователе должна быть минимальной. Это снижает быстродействие, но увеличивает точность измерения.

Схема газоанализатора с тепловым преобразователем

Рис. 9.16. Схема газоанализатора с тепловым преобразователем

Определение состава среды с произвольным содержанием компонентов обычно более сложно, поскольку физические величины, характеризующие свойство среды, в общем случае зависят от всех составляющих среды. Для упрощения задачи иногда удается найти такое свойство, которое сильно зависит от концентрации одной из составляющих и мало — от концентрации остальных. В этом случае по результату измерения можно определить концентрацию одной составляющей. Так, например, магнитная восприимчивость кислорода намного больше магнитной восприимчивости других составляющих воздуха и газов. В газоанализаторах для измерения кислорода измеряют магнитную восприимчивость газовой смеси. Прибор градуируют в процентах содержания кислорода.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >