Анализатор низшей теплоты сгорания газа. (Рис. 19) [24]

Данный анализатор - устройство циклического действия, и имеет два принципа работы («подготовка» и «анализ»). I-блок подготовки газа, II – аналитический блок III – блок обработки и отображения информации. IV – командный прибор. Из блока подготовки I, вспомогательный блок, непрерывно подкачивает постоянными объемами расходами воздух В и водород, через стабилизаторы расхода 1 и 2, а также через стабилизатор давления 3, подается анализируемый газ. В режиме подготовки. В миниатюрной камере 4, в горелке 5, сгорает водород, расход которого поддерживается равным 1,5-2 л. в час. Для сгорания водорода в нижнюю часть камеры 4 через рассекатель потока 6 подается воздух. Воздух также через дроссель подается в автоматический дозатор 9. В режиме подготовки канал и дозатор соединены так, что анализируемый газ через дозатор поступает в дозируемый объем 10 (трубка объемом 0,5-0,3 см3), а воздух из дросселя Др, поступает в колонну 8, которая представляет собой трубку диаметра 2-3 мм. Этот воздух в проводнике 7 смешивается с водородом, а также используется для поддержки горения водорода. Управление дозатором осуществляется с помощью программатора IV. Режим подготовки длится 10-20 сек. Затем программатор переключает дозатор таким образом, чтобы поток воздуха из дросселя Др, поступал бы в трубку 10. Поток газоносителя, расход которого поддерживается постоянным, выталкивает отобранную дозу анализируемого газа постоянно по объему в колонку 8, где она быстро приобретает такую же скорость, как и поток газоносителя. В момент переключения дозатора, возникают помехи из-за переключения потока. Поэтому наличие колонки 8, обеспечивает некоторый интервал между отбором дозы и поступлением в горелку. За этот интервал времени начальный сигнал термопары стабилизируется, а когда отобранная доза сгорает в горелке, изменение температуры для продуктов сгорания, а следовательно температура термопары 11, уже не зависит от сигнала помехи. В силу того, что дозе газа придается скорость движения (расход) такой же, как у носителя, это обеспечивает постоянство расхода переменного по составу гала. Этот сигнал воспринимается нормирующим преобразователем 12, а его сигнал регистрируется потенциометром 15. Важным свойством таких анализаторов помимо возможности получения информации о низшей теплоте сгорания, является возможность определения теплоты сгорания бедных газов. Бедные - это такие газы, концентрация которых ниже предела воспламенения. Цикл одного измерения составляет 2-3 минуты. Класс точности 0,5-1. Диапазон измерения 0-50*103 кДж/нм3.

Анализаторы индекса Воббе. (Рис. 20) [25]

В промышленности горючие газы сжигаются в огневых нагревателях – котлах, электростанций, котельных, печах различных заводов при условии, что давление газа на выходе в горелочное устройство поддерживается постоянным. Горелочное устройство огневых нагревателей представляют собой множество форсунок с множеством отверстий в тонкой стенке, которые представляют собой турбулентные дроссели. Анализатор индекса Воббе, в миниатюре представляет собой топку, в которой при постоянном давлении на входе турбулентного дросселя сжигается газ. Анализатор индекса Воббе проще в реализации, чем автоматические колориметры, так как для его работы достаточно поддерживать постоянную разность давлений, переменного по составу газа, а не его объемный расход. Анализатор индекса Воббе работает следующим образом: анализируемый газ через регулятор давления 1, поступает к турбулентному дросселю 2 (диафрагма) и далее в горелку 3, расположенную в камере 4. При сгорании газа образуются продукты сгорания, температура которых измеряется с помощью батареи из четырех термопар 5. Последние расположены в зоне, где отсутствует конденсация паров воды. Сигнал батареи термопар измеряется с помощью нормирующего преобразователя 6 и регистрируется потенциометром 7. Этот сигнал описывается выражением (1). Где Кт – коэффициент преобразования батареи термопар; Δt – приращения температуры батареи термопар. Δt определяется как низшей теплотой сгорания QН , так и объемным расходом анализируемого газа QГ (2). В этой формуле К1 – конструктивный коэффициент, который зависит от конструкции камеры сгорания и батареи термопар. В тоже время объемный расход газа через турбулентный дроссель описывается выражением (4) и зависит от разницы давлений и плотности газа. Если учесть что P1 = const, а так как Р2 близко к атмосферному давлению, то это означает что на турбулентном дросселе поддерживается постоянная разница давлений. Тогда выражением (5) в котором К – коэффициент преобразования индекса ВБ, а Н – индекс ВБ. Как видно, индекс ВБ несет информацию о теплоте сгорания и плотности газа. Первая характеризует теплоценность газа, и определение концентрацию в газе негорючих примесей N2, O2, CO2. ВБ – называют характеристикой качества горючих газов. U = k1Δt. (1). H = QH/Корень(ρ). Δt = k1QHQT. (2). k = kTk1A*Корень(ρ1Т2). QГ = А*Корень[(P1-P)/ρ]. (4). P1 – P2 = const. P2 -> 0. UT = K*QH/Корень(ρ) = kH. (5).

Теория анализа состава бинарных сред.[26]

Этот анализ базируется на измерении ф-х свойств анализированной среды. Такое измерение осуществляется либо с помощью изученных выше анализаторов физико-химических свойств, либо с помощью специальных анализаторов. Предположим, что с помощью некоторого анализатора измеряются физико-химическое свойство бинарной среды, содержащей определяемый и неопределяемый компоненты. В этом случае можно записать следующую систему уравнений: (1): UСМ = КППСМ. 1 = С0 + СН. (2). Кп – коэффициент преобразования анализатора по физико-химическому свойству. Со и Сн – концентрации компонентов. Псм – ф-х св-во смеси. Uсм – сигнал анализатора. Псм = F(По, Пн, С0, Сн) – некоторая функция идентичных ф-х свойств определяемых и неопределяемых компонентов, а также концентраций этих компонентов. По и Пн – является физическими константами, которые определяются из специальных таблиц, значит. ПСМ = F(С0;СН) -> (2): CH = 1 – C0 => ПСМ = F(C0; 1 – C0). Таким образом исходная система уравнений позволяет выявить возможность определения по сигналу анализатора Uсм концентрацию неопределенного компонента: Uсм = KnF(C0; 1 – 0). Эта зависимость нелинейная и несет информацию о концентрации определяемого компонента. В подавляющем большинстве случаев для анализа состава бинарных сред стараются использовать такое ф-х свойство, которое обладает аддитивностью, т.е. обеспечивает возможность вычисления ф-х свойств среды, по значению ф-х свойств и концентрации её компонентов. Псм = Кп(П0С0 + ПнСн) -> Сн = 1 – С0: Uсм = Kп(П0С0 + Пн – ПнС0) = Кп((П0 – Пн)С0 + Пн) = Кп(П0 – Пн)С0 + КпПн = КсС0 + А. Необходимо помнить, что анализ бинарной среды возможен, если физико-химическое свойство определяемого компонента не равно физико-химическому свойству неопределяемого. П0 ≠ Пн. Чем больше различие в значениях этих свойств, тем точнее будет измерение.