Термокаталітичний дифузійний газоаналізатор кисню

Термокаталітичний дифузійний газоаналізатор кисню, що містить термокаталітичний датчик, встановлений у реакційну камеру і включений у мостову неврівноважену вимірювальну схему, джерело живлення і блок індикації вихідного сигналу мостової схеми, який відрізняється тим, що з метою забезпечення безперервності режиму вимірювання і зменшення погрішності, камера реакції виконана з газонепроникного матеріалу і додатково введені ємність із горючою рідиною, гніт, калібрований дифузійний отвір і термостат, причому камера реакції з'єднана з ємністю з горючою рідиною гнітом, а з аналізованим середовищем каліброваним дифузійним отвором, камера реакції з термокаталітичним датчиком і ємність з горючою рідиною встановлені в термостаті, у якому підтримують постійну температуру, що дорівнює максимальній робочій температурі навколишнього середовища Винахід відноситься до галузі газоаналітичного приладобудування і може бути використаний при розробці стаціонарних газоаналізаторів кисню, для виміру його вмісту в димових газах котлоагрегатів, а також у повітрі ВІДОМІ газоаналізатори, засновані на дифузії і трансфузії (Ван Л Аналізатори газів і рідин - М «Енергія», 1970 - С 83-89) Ці газоаналізатори в більшості випадків є індикаторами і непридатні для безупинного аналізу суміші та одержання достовірної інформації про вимірюваний компонент і найчастіше знаходять застосування для виміру вмісту водню В авт св СРСР №1500925 м кл G01 N25/22 (автори Голінько В І і Дудник М Н ) обґрунтований спосіб визначення концентрації кисню термокаталітичним датчиком за рахунок обмеження подачі аналізованої суміші в камеру реакції і створення в останньої надлишку парів горючої рідини, але не запропоновано пристрій для його реалізації Реалізація цього способу визначення кисню дозволить одержати простий газоаналізатор з малим енергоспоживанням у порівнянні з газоаналізаторами, що використовують тверді електрохімічні осередки, і термомагнітними газоаналізаторами, але з аналогічними технічними характеристиками Відомий також газоаналізатор фірми BASF (Ван Л Аналізатори газів і рідин - М «Енергія», 1970 - С 156-157) для визначення вмісту кисню термокаталітичним датчиком при надлишку водню Недоліки газоаналізатора велике енергоспоживання, складність конструкції, залежність показань від стабільності відношення витрат аналізованої суміші і водню, що додається, а також необхідність використання балона з воднем Причому балон з воднем повинний мати ємність, що забезпечує роботу газоаналізатора без заміни хоча б на протязі місяця Найбільш близьким до запропонованого є термокаталітичний газоаналізатор ТХТ-5 (Ван Л Аналізатори газів і рідин - М «Енергія», 1970 С 159-160), що складається з термокаталітичного датчика, включеного в мостову вимірювальну схему, стабілізованого джерела живлення і блоку індикації вихідного сигналу Газоаналізатор забезпечує вимір кисню в сумішах з воднем або генераторним газом і не придатний для аналізу суміші без горючого компонента В основу винаходу поставлена задача удосконалення газоаналізатора кисню, що забезпечує зменшення погрішності і безперервність режиму вимірювання термокаталітичним датчиком, поміщеним у камеру реакції, у якій створюється надлишок парів пального, а кисень є компонентом, що лімітує швидкість горіння Поставлена задача досягається тим, що в запропонованому газоаналізаторі кисню, що містить термокаталітичний датчик, встановлений у реакційну камеру і включений в мостову неврівноваже 1 00 ю 58701 ну вимірювальну схему, джерело живлення і блок індикації вихідного сигналу мостової схеми, камера реакції виконана з газонепроникного матеріалу і додатково введені ємність з горючою рідиною, гніт, калібрований дифузійний отвір І термостат, причому камера реакції з ємністю з горючою рідиною з'єднана ґнотом, а з аналізованим середовищем каліброваним дифузійним отвором, камера реакції з термокаталітичним датчиком І ємність з горючою рідиною встановлені в термостаті, у якому підтримують постійну температуру, що дорівнює максимальній робочій температурі навколишнього середовища Сукупність істотних ознак дозволяє одержати технічний результат за рахунок того, що горюча рідина по ґноті піднімається в камеру реакції і випаровується з його поверхні, а аналізована суміш з киснем надходить через калібрований отвір, параметри якого визначаються експериментальне в залежності від верхньої межі діапазону виміру, чим забезпечується безперервність процесу виміру, а установка камери реакції з термокаталітичним датчиком і ємності з горючою рідиною в термостат, у якому підтримують температуру, рівну максимальній робочій температурі навколишнього середовища, практично виключає погрішності зв'язані з вимірами парціального тиску парів горючої рідини в камері реакції і коефіцієнта дифузії кисню, (останній пропорційний абсолютній температурі в ступені 3/2, а практично від 1,7 до 2), викликувані коливаннями температури навколишнього середовища На кресленні представлена схема газоаналізатора й у розрізі - термостат з камерою реакції і ємністю з горючою рідиною, де термостат - 1, резервуар з горючою рідиною - 2, гніт - 3, камера реакції - 4, робітник елемент термокаталітичного датчика - 5, порівняльний елемент термокаталітичного датчика - 6, калібровані дифузійні отвори - 7, джерело живлення - 8, баластові резистори мостової вимірювальної схеми - 9, 10, блок індикації вихідного сигналу-11, (див Фіг) Аналізована суміш подасться до камери реакції побудником витрати, показання газоаналізатора не залежать від витрати суміші, тому що в ка меру реакції 4 суміш надходить через калібрований дифузійний отвір 6 практично за рахунок молекулярної дифузії Дифузійних отворів може бути два, чим полегшується визначення необхідної пропускної здатності аналізованої суміші в залежності від діапазону виміру газоаналізатора Горюча рідина по капілярах ґнота піднімається нагору і випаровується з його поверхні в камеру реакції, при цьому забезпечується надлишок парів горючої рідини в порівнянні зі вмістом кисню в аналізованій суміші Напруга від блоку живлення 8 надходить на мостову вимірювальну схему, що складається з робочого 5 і порівняльного 6 елементів термокаталітичного датчика і баластових резисторів 9, 10 При відсутності в аналізованій атмосфері кисню (звичайно подається азот) резисторами 9, 10 провадиться балансування мостової схеми, показання газоаналізатора встановлюються рівними нулю З появою кисню в аналізованому середовищі відбувається його окислювання на поверхні робочого елементу 5 термокаталітичного датчика, температура й опір його зростають, що призводить до розбалансування мостової вимірювальної схеми Тому їло компонентом, що лімітує швидкість реакції, є кисень, то величина вихідного сигналу моста, пропорційна об'ємному вмісту кисню, фіксується блоком індикації вихідного сигналу 11 Встановлення реакційної камери 4 і ємності з горючої рідини 2 у термостат 1 дозволило позбутися від основної погрішності, властивої дифузійним газоаналізаторам, -температурної Лабораторні випробування і робота в реальних умовах експлуатації термокаталітичного дифузійного газоаналізатора кисню підтвердили його високі метрологічні характеристики і працездатність Крім того, він вигідно відрізняється від газоаналізаторів кисню з електрохімічними вимірювальними осередками на основі диоксида цирконію по економічності споживана потужність газоаналізатора термокаталітичного дифузійного кисню близько 2Вт, з термостатом до 4Вт, а газоаналізатора кисню з електрохімічним датчиком на основі диоксида цирконію 1,5-2кВт І У" Комп'ютерна верстка О В Кураєв Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна