Метод точки роси.

На виробництві часто доводиться визначати вміст контрольованих компонентів в газових сумішах технологічних процесів в оточуючому повітряному середовищі у виробничих місцях. Дія автоматичних газоаналітичних приладів ґрунтується на різних фізичних властивостях газів, таких як і густина, в’язкість, електропровідність, магнітні властивості.

3.6. Термомагнітні газоаналізатори О₂

		Їх дія грунтується на парамагнітних властивостях кисню, який володіє найбільш магнітним сприйняттям, порівняно з іншими газами, що входять в газову суміш. Зі всіх газів кисень має максимальне магнітне сприйняття, яке в 60 разів більше ніж у повітря. Найбільше поширення отримали термомагнітні газоаналізатори (ГА), в котрих вимірюється не сама магнітна сприятливість газів, а її зменшення при збільшенні температури газу. Перетворювач такого типу використаний у вигляді кільцевої камери 1, з перемичкою з немагнітного матеріалу, один з кінців котрої розміщений між полюсами постійного магніту.

Зверху на перемичку намотана нагрівальна магнітна спіраль, що складається з двох секцій R1 та R2, що проходять через них до певної температури. Аналізований компонент поступає в кільцеву камеру знизу, і розділюючись на два потоки проходить до верхнього вихідного отвору. Якщо в газі немає кисню, то ці потоки однакові і перемичці руху газу немає. При появі в газі кисню він втягується магнітним полем в перемичку і попадає в зону високої температури, створену нагрівами, де кисень нагрівається і втрачає парамагнітні властивості і виштовхується свіжими холодними порціями кисню. В перемичці виникає термомагнітна конвекція, швидкість якої залежить від концентрації кисню в аналізованому газі. Ця швидкість вимірюється по степені охолодження нагрівального елементу потоком газу в перемичці. Секція R1 омивається більш холодним киснем ніж R2, в результаті цього неоднаково змінюється опір R1 та R2. Ці опори включені в схему не зрівноваженого моста.

Таким чином, напруга у вимірювальній діагоналі пропорційна швидкості термомагнітної конвекції, тобто пропорційна швидкості магнітної конвекції і концентрації тиску в досліджуваному газі.

Точність такого ГА залежить від стабільності витрати газу і його температури. Діапазон вимірювання 0-4, 0-40%.

3.7. Термокондуктометричний метод аналізу.

Базується на використанні відмінностей теплопровідності окремих компонентів газових сумішей.

В термокондуктометричних ГА теплопровідність контролюється по зміні умов тепловіддачі нагрітої струмом металічної нитки., котрі залежать від теплопровідності оточуючого її газу.

Вимірювальна схема являє собою не зрівноважений міст, плечі котрого створені чотирма однаковими нагрівальними елементами ( нитками) R1 - R4. Температура ниток регулюється зміною сили струму, для чого використовується змінний опір R.

Два елементи R₁ та R₃ розміщені в вимірювальних камерах 1 первинного перетворювача, через котрі проходить аналізований газ, елементи R₂ та R₄ повітрям. Всі капіляри об’єднані в монолітному металічному корпусі давача і мають завдяки цьому однакову температуру.

		Якщо провідність аналізованого газу відмінна від теплопровідності повітря, то умови теплопередачі для елементів R1 - R3 , R2 - R4 різні, а відповідно різні їх опори. Напруга в діагоналі моста ав тим більша, чим більша різниця теплопровідності повітря і компонента що визначається. Таким чином шкалу мілівольтметра можна градуювати безпосередньо в одиницях концентрації. Термокондуктометричний метод аналізу являється невибірковим, так як теплопровідність газової суміші залежать від теплопровідності всіх її компонентів. Другим джерелом похибок термокондуктометричних газоаналізаторів є зміна температур газу.

Застосовують термокондуктометричні газоаналізатори для вимірювання концентрацій Н₂, СО₂, SО₂, NH₃. Їх похибка не перевищує 1,5-2,5%.

У ролі цих приймачів найчастіше використовують оптико-акустичні перетворювачі, дія яких ґрунтується на здатності газів поглинати інфрачервоні промені. При опромінюванні газу потоком інфрачервоних променів тиск газу в замкненому об’ємі зростає. Це пояснюється тим, що при поглинанні молекули газу квантів радіації їх енергія переходить в енергію теплового руху, тобто підвищується температура газу, а це підвищення викликає збільшення тиску.

Якщо досліджуваний газ в замкненому об’ємі опромінювати переривистим (зі звуковою частотою) потоком енергії в інфрачервоній області, він буде періодично нагріватись і охолоджуватись і в ньому виникнуть коливання тиску з цією ж частотою. Коливання сприймаються чутливими елементом-мембраною, котра є одною з обкладок конденсаторного мікрофону 2, з’єднаного вимірювальною схемою. В якості джерела інфрачервоного випромінювання використовується нагріта до 700-800^оС хромонікелева дротина 1. Використовуються для визначення концентрації СО, СО₂, СН₄, в різних газових сумішах.

3.9. Термохімічні газоаналізатори .

Схема газоаналізатора - не зрівноважений міст постійного або змінного струму. R₁ - робоча камера, R₂ - порівняльна камера, ідентична робочі, але заповнена зразковою сумішшю, R₂, R₄ - постійні резистори з манганіту, R₅ -опір настроювання нуля.

Рівняння теплового балансу при згорянні газу:

- коефіцієнт, що характеризує повноту реакції;

а - число молів реагуючого компонента;

Моль - це кількість речовини, яка містить стільки не структурних елементів скільки атомів міститься у вуглецю-12 , масою 12 г .(Структурні елементи - атоми, молекули, іони, електрони та інші частинки);

q - питома теплота горіння;

- коефіцієнт втрат тепла в оточуюче середовище;

- питомий вміст продуктів реакції;

- підвищення температури платинової нитки;

Зміна електричного опору платинової нитки в робочій камері при підвищенні температури від згоряння аналізованої компоненти приводить до порушення рівноваги вимірювального моста. Сила струму I пропорційна вмісту аналізованої компоненти в газовій суміші.

Використовується для аналізу 80 горючих речовин, основний недолік - «отримання» каталізатора з’єднання Cl₂, HCl, H₂S, SO₂, фосфору, миш’яку.

На такому принципі базується також індикатори і аналізатори довибухових концентрацій горючих газів і парів у повітрі.

3.10.Іонізаційно-полум’яний метод вимірювання концентрацій горючих газів.

Іонізаційний метод дослідження концентрації газів заснований на іонізації речовини, що аналізується і вимірюванні іонного струму, котре є пропорційним концентрації компоненти, що визначається.

Іонізація - полум’яний метод, що ґрунтується на іонізації молекул досліджуваної речовини у водневому полум’ї .

Чистий водень, згораючи у повітрі, майже не утворює іонів, тому водневе полум’я має дуже великий опір 10¹² - 10¹⁴ Ом. Якщо разом з воднем у перетворювач надходять досліджуваний горючий газ і опір між електродами різко зменшується. Внаслідок цього збільшується струм I і спадок U_вих=I R_н напруги на резисторі R_н яка подається на самопишучий прилад.

Метод дозволяє виявити мікро концентрації органічних з’єднань, що надходять у перетворювач із швидкістю 10^-12 - 10^-14 г/с. Чутливість аналізаторів складає 10⁴ -10⁵ (В с)/м² Постійна часу 1 мс. Робоча температура T <= 400 ^oC