А.3 Термокондуктометрические датчики
А.3.1 Общие положения
Принцип действия термокондуктометрических датчиков основан на изменении температуры электрически нагреваемого резистивного чувствительного элемента (который может быть проволочным, тонкопленочным или в виде бусинки), помещенного в контролируемую среду, по сравнению с температурой такого же элемента, помещенного в камеру с газом сравнения, вызванным различием теплопроводностей определяемого компонента и газа сравнения. Чувствительные элементы помещают в поток газовой пробы с постоянным расходом или в диффузионную камеру.
Температура чувствительных элементов такого датчика значительно ниже, чем термохимического. Как следствие, термокондуктометрический датчик может служить очень долгое время при отсутствии коррозии или загрязнения чувствительных элементов.
Датчик не изменяет химического состава пробы, для работы ему не требуется кислород. Следовательно, измерения можно проводить даже при отсутствии расхода пробы.
Температура элемента, однозначно связанная с его электрическим сопротивлением, определяется потерей тепла и зависит от молекулярной массы и других физических свойств окружающего элемент газа. Когда изменяется состав газа, температура электрически нагреваемого резистора - чувствительного элемента изменяется. Соответствующее изменение электрического сопротивления определяют тем же способом, что и в случае термокаталитических датчиков (см. А.2). Как правило, в конструкции датчика предусматривают компенсационный элемент, который помещают в сравнительный газовый поток или в герметически запаянный объем, заполненный газом сравнения. Применение компенсационного элемента устраняет влияние колебаний температуры окружающей среды на показания датчика.
|
|
|
Термокондуктометрические датчики применяют для определения таких газов, теплопроводность которых в желаемом диапазоне измерений значительно отличается от теплопроводности сравнительной среды (обычно воздуха). Однако опубликованные таблицы теплопроводности могут привести к ошибочным выводам, поскольку на чувствительность датчика также влияют иные факторы, например, конвекция или массоперенос.
Сказанное ограничивает применение термокондуктометрического метода определением объемной доли горючих газов, обычно превышающей НКПР. Газоанализаторы с термокондуктометрическими датчиками не следует использовать для определения горючих газов в диапазоне измерений до 100% НКПР, за исключением водорода, к которому эти датчики особенно чувствительны.
Следовательно, чувствительность к газовой смеси будет неопределенной до тех пор, пока неизвестен компонентный состав анализируемой смеси, включая газы, которые нет необходимости определять. В худшем случае смесь газов с высокой и низкой теплопроводностью, образовавшаяся, например, в результате изменения состава газовой среды, может снизить до нуля сигнал от определяемого компонента.
|
|
|
А.3.2 Область применения
Для применения термокондуктометрических датчиков не требуется наличие кислорода, и они обеспечивают измерение объемной доли газового компонента вплоть до 100 объемных долей %.
Газоанализатор может быть отградуирован на любой выбранный диапазон объемной доли определяемого компонента, включая 100 объемных долей %, в среде известного компонентного состава.
Эти датчики пригодны для обнаружения одиночного компонента - газа, имеющего высокую или низкую теплопроводность по сравнению с теплопроводностью воздуха, который служит сравнительной средой. Характерна высокая чувствительность термокондуктометрических датчиков к присутствию в воздухе таких газов, как водород, гелий и неон, теплопроводность которых велика; чувствительность к метану также достаточно высока.
|
|
|
Чувствительность метода ограничена, на практике верхний предел диапазона измерений обычно выше 100% НКПР, кроме случаев, когда теплопроводность газа достаточно сильно отличается от теплопроводности воздуха.
Особым случаем применения термокондуктометрических датчиков является продувка "инертным" газом резервуаров со сжиженным нефтяным газом. В качестве "инертного" газа в этом случае используется смесь 
и 
. Используя свойство теплопроводности в комбинации с конвекцией, можно изготовить датчики, которые нечувствительны к изменениям содержания фоновых газов (например, воздуха, водорода и смеси диоксида углерода/азота). В то же время они реагируют с достаточной чувствительностью на незначительное содержание легких предельных углеводородов от метана до пентана, несмотря на то что данные по теплопроводности указывают, что это невозможно.
Дата добавления: 2018-09-23; просмотров: 340; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!