Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Оптико-акустический газоанализатор состоит из источника излучения, абсорбционных кювет и усилительно-измерительного устройства. В основу изготовляемых оптико-акустических газоанализаторов [89] положена дифференциальная оптическая схема (рис. 5.23). Источниками инфракрасного излучения являются две накаленные спирали / из тугоплавкого и жаропрочного металла. В оптические каналы системы поступает как прямое излучение, так и отраженное зеркалами 2. Потоки излучения прерываются обтюратором 3 с частотой несколько герц, который вращается двигателем 4.
Пройдя сравнительную 5 и рабочую 6 газовые камеры и фильтровые камеры 7, оба потока излучения попадают в луче-приемное устройство, состоящее из двух цилиндров 8 и мерной камеры 9. Цилиндры лучеприемного устройства закрыты окнами, пропускающими ИК-излучение, и заполнены газовой смесью, состоящей из измеряемого компонента и азота или воздуха. Мерная камера разделена упругой мембраной 10 на две части, каждая из которых соединена с соответствующим цилиндром.
Поток ИК-излучения частично поглощается анализируемым компонентом в рабочей камере 6, в то время как в сравнительной камере 5, заполненной азотом или воздухом и герметически
341
закрытой, поглощения не происходит. В лучеприемное устройство по двум каналам поступают потоки излучения, разность значений которых зависит от концентрации измеряемого компонента. В цилиндрах 8 возникают разной величины периодические колебания температуры заполняющего их газа и соответственно колебания давления. Давление газа преобразуется конденсаторным микрофоном //, установленным в мерной камере, в напряжение переменного тока. Фильтровые камеры 7
4
Рис. 5.23. Схема оптико-акустического газоанализатора.
заполняются неопределяемыми компонентами анализируемой смеси. Часть энергии излучения, соответствующая полосам поглощения неопределяемых компонентов, поглощается в фильтровых камерах и в лучеприемное устройство не поступает.
Сигнал конденсаторного микрофона // либо непосредственно усиливается в устройстве 12 и записывается как мера содержания анализируемого компонента, либо воздействует на
компенсирующее устройство 13 для приведения этого сигнала к нулевому значению; в этом случае мерой содержания компонента является интенсивность компенсации. В отечественных газоанализаторах используются методы газовой или оптической компенсации.
Из большого числа моделей с газовой компенсацией для анализа содержания углекислого газа могут быть использованы приборы типа ОА 2209 на девять диапазонов: от 0—1 до О—100% С02, а также ОА 5501 для измерения малых концентраций С02 в шести диапазонах: от 0—0,01 до 0—0,5% С02.
Из оптико-акустических газоанализаторов с оптической компенсацией интерес представляет прибор типа ГИП-7, который выпускается со шкалами 0—0,05; 0—0,1 и 0—10% С02. Избирательность промышленных оптико-акустических газоанализаторов настолько высока, что позволяет измерять концентрацию определяемого компонента во многих случаях независимо от содержания других газов. Порог чувствительности приборов лежит в области 0,01 от верхнего предела измеряемого диапазона.
Углекислый газ может быть определен измерением электропроводности раствора после поглощения этого газа. Несмотря на ряд ограничений, этот метод привлекателен вследствие относительной простоты и достаточно высокой чувствительности, особенно в области малых и микроконцентраций.
Разработаны кондуктометрические установки для периодических измерений (КУ 0201) с диапазонами 0—1 и 0—10 мг/л и КУ-1 с диапазонами 0—0,8; 0—3 и 0—20 мг/л) и для непрерывных измерений типа ЭКУ-1М для концентраций углекислого газа до 0,02%.
Углеводороды. В технологии инертных газов и при их использовании в качестве защитных сред обычно требуется определять суммарное содержание углеводородов. Если среди углеводородов присутствуют метан и его гомологи, определение общей концентрации возможно практически только путем каталитического сожжения в присутствии кислорода над платиной при 600° С или на нагретой окиси меди при 450° С. После сожжения углеводородов определяют количество образовавшегося С02 любым из описанных выше методов с последующим пересчетом результатов. Устройство для полного или фракционированного сожжения имеется почти на всех приборах для общего анализа газов (см. стр. 319). Кроме того, суммарное определение углеводородов может быть проделано на титрометриче-ском газоанализаторе СВ-7633 и на электрокондуктометрических установках, которые также включают камеру для сожжения углеводородов с платиновой спиралью, нагреваемой электрическим током.
Анализ сложных газовых смесей. Для анализа сложных газовых смесей, содержащих помимо аргона, криптона и ксенона также азот и углекислый газ, предложена объемно-манометри-
343
342
ческая установка, в которой последовательно поглощаются углекислый газ и азот и определяется состав инертного остатка (Аг, Кг, Хе) дистилляционным методом [90].
Схема анализатора (рис. 5.24) включает устройства для отбора, замера и перемещения проб газа, реакторы для погло-
Рис. 5.24. Установка для полумикроанализа сложной газовой смеси.
