Термокондуктомегрические газоанализаторы

Принцип действия термокондуктометрических газоанализаторов основан на зависимости теплопроводности газовой смеси от концентрации определяемого компонента. Можно считать, что теплопроводность является аддитивным свойством; для бинарной газовой смеси для данной температуры (в первом приближении)

где — молярные доли компонентов; — теплопроводности этих компонентов, Вт / (м • К).

Измерив теплопроводность бинарной смеси и зная теплопроводность чистых компонентов, можно вычислить концентрации компонентов в смеси. Применимость метода теплопроводности ограничивается определенной областью концентраций.

Принципиальная схема термокондуктометрического газоанализатора показана на рисунке 7.1. В плечи измерительного неуравновешенного моста включены одинаковые сопротивления, например, в виде платиновых нитей (или полупроводниковых терморезисторов) /, нагреваемых током. По сути, эти сопротивления — нагревательные элементы. Через сопротивления протекает одинаковый постоянный ток и нагревает их. Два сопротивления, включенные в противоположные плечи моста, помещаются в камеры, через которые пропускается измеряемый газ, а два других — в камеры 2, наполненные воздухом (сравнительный газ). До тех пор, пока отвод теплоты от нагревательных элементов в измерительных и сравнительных камерах одинаков, мост находится в равновесии.

Рисунок 7.1. Измерительная мостовая схема термокондуктометрического газоанализатора.

Если теплопроводность измеряемой газовой смеси, подаваемой в измерительные камеры, отличается от теплопроводности воздуха (выбран как сравнительный газ), то теплоотдача от нагреваемых нитей к стенкам камеры изменяется, что приводит к изменению температуры нитей и, соответственно, к изменению их сопротивления. Равновесие моста нарушится и в диагонали моста cd появляется напряжение небаланса, пропорциональное содержанию определяемого компонента. Наблюдается такая схема преобразования концентрации анализируемого газа в небаланс напряжения:

Напряжение небаланса измеряется, например, потенциометром 3. Чтобы избежать проявления дополнительных приборных погрешностей за счет влияния температуры окружающей среды на результат измерения, блок измерительных камер газоанализатора термостатируют, помещая их, например, в один металлический блок.

Недостатки: большая погрешность измерения (основная погрешность составляет 2,5... 10 % в зависимости от интервала измерения), отсутствие селективности.

Область применения: непрерывный контроль содержания водорода в азотоводородной смеси в производстве синтетического аммиака; водорода в газе карбидных печей и в производстве электролитического водорода; аммиака в аммиачно-воздушной смеси в производстве азотной кислоты; диоксида серы в печном газе в производстве серной кислоты и т.д.