Устройство для измерения концентрации компонентов газовой смеси

 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к устройствам для газового анализа, и может быть использовано в химической, металлургической и др. отраслях пром. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для измерения концентрации компонентов газовой смеси, которое позволяет измерять одновременно концентрацию кислорода, водорода и воды. Это достигается тем, что последовательно соединенные фильтр, реактор, две твердоэлектролитные ячейки включены в газовый тракт. Выход первой твердоэлектролитной ячейки в двухпроводном подключении через источник напряжения и блок введения поправки соединен с первой парой входов схемы вычитания токов. Выход второй твердоэлектролитной ячейки через второй источник напряжения в двухпроводном подключении соединен с второй парой входов схемы вычитания токов. 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU )492 (5ц 4 G 01 N 27/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЬЭ Cb

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4090249/24-25 (22) 22.05.86 (46) 07.07.89. Бюл. 1"- 25 (72) В.Е журавлев и Г,М.Мурзин (53) 543.274(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Vi- 705320, кл. С 01 N 27/46, 1977, Авторское свидетельство СССР

В 1046668, кл. G 01 N 27/46, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ 1 )НЦЕНТРАЦЕИ КОМ110НЕНТОВ ГАЗОВОЙ (ЖЕСИ (57) Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к устройствам для газового анализа, и может быть использовано в химической, металлургической и др. отраслях промышленности. Целью изобретеИзобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к устройствам для газового анализа и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, которое позволяет измерить одновременно концентрацию кислорода, водорода и воды.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения концентрации компонентов газовой смеси.

Устройство содержит фильтр 1, реактор 2, первую и вторую твердоэлектролитные кулонометрические ячейки 3 и

4, источники 5 и 6 напряжения постоянного тока, блок 7 введения поправния является расширение функциональных возможностей устройства для измерения концентрации компонентов газовой смеси, которое позволяет измерять одновременно концентрацию кислорода, водорода и воды. Это достигается тем, что последовательно соединенные фильтр, реактор, две твердоэлектролитные ячейки включены в газовый тракт. Выход первой твердоэлектролитной ячейки в двухпроводном подключении через источник напряжения и блок введения поправки соединен с первой парой входов схемы вычитания токов, Выход второй твердоэлектролитной ячейки через второй источник напряжения в двухпроводном подключении соединен с второй парой входов схемы вычита- . ния.токов. 1 ил. ки, схему 8 вычитания токов с измерителями 9 и 10. 11оследовательно соединенные фильтр 1, реактор 2 и твердоэлектролитные ячейки (ТЭЯ) 3 и 4 включены в газовый тракт 1!.

Выход первой ТЭЯ 3 в двухпровод;— ном подклкчении через источник 5 напряжения и блок 7 введения поправки соединен с первой парой входов схемы 8 вычитания токов. Выход второй ТЭЯ 4 через второй источник 6 напряжения в двухпроводном подключении соединен с второй парой входов схемы 8 вычитания токов.

Устройство работает следующим образом.

Анализируемый инертный газ, содержащий в общем случае потенциалообразующий компонент, компонент, взаимо1492263 действующий с потенциалообразующим компонентом, и сложное вещество, образованное первыми компонентами (например, с применением кислорододионных ТЭЯ эти компоненты: кислород, водород и вода), поступает с постоянной скоростью в избирательный по отношению к сложному веществу фильтр

1, в котором анализируемый гаэ очищается c,ò сложного вещества (для извлеченйя воды фильтр должен содержать гигроскопическое вещество, например фосфорный ангидрид). На выходе из фильтра l инертный газ содержит из при5 примесей только потенциалообразующий компонент и компонент, взаимодействующий с иотенциалообраэующим. Этот газ поступает в реактор 2, где происходит взаимодействие компонентов с об- 20 разованием сложного вещества, и в ре эультате реакции в газе будет содержаться сложное вещество и только один из двух других компонентов, Далее газ газ поступает в ТЭЯ 3, в которой про-25 исходит извлечение иотенциалообразующего компонента при его избытка и дозирование ири его He oe T e. Таким образом, из ТЭЯ 3 идет газ содержащий только сложное вещество, по- 30 лученное в результате соединения иотенциалообразующего компонента с вторым компонентом, а по току через электроды ТЭЯ 3 и измеритель 10 можно судить о величине избытка нли недостатка по отношению к стехиометрии потенциалообразующего компонента, При попадании сложного вещества в ТЭЯ 4 часть его, соответствующая 40 величине напряжения источника 6, разлагается. и потенциалообразующий компонент, полученный в результате разложения, извлекается. Величина тока через электроды ТЭЯ 4 и измерите- 45 ли 10 и 9 пропорциональна степени разложения сложного вещества и его количеству и, следовательно, при известном расходе концентрации компонента, реагирующего с потенциалообраэующим компонентом, в анализируемом газе.

Напряжение источника 6 напряжения выбирают исходя иэ принятой степени разложения воды.

Пример. Измерение концентрации кислорода и водсрода.

Необходимо определить содержание кислорода (потенциалообразующего компонента) и водорода (компонента, реагирующего с потенциалообразующим компонентом) в инертном газе в присутствии воды. Устройство в этом содержит дегидратор — фильтр 1 (например, с поглотителем — фосфорным ангидридом), реактор 2 и твердоэлектро; литные ячейки 3 и 4 с кислородным твердым электролитом (например, двуокисью циркония, стабилизированный окисью иттрия), работающим при темо пературе выше 600 С.

Анализируемый газ, состоящий из основного инертного компонента и примесей (кислорода, водорода и воды), поступает в дегидратор (фильтр 1) где происходит извлечение воды, и выходящий газ содержит иэ примесей только кислород и водород. Затем анализируемый гаэ поступает в реактор 2 (функции которого в данном случае совмещает ТЭЯ 3, что возможно благодаря высокой температуре ячейки), в реакторе 2 кислород и водород реагируют D стехиометрическом соотношении, и в результате на выходе из реактора н анализируемом газе будет вода и либо кислород, либо водород.

Из реактора газ поступает в ТЭЯ 3, в который к электродам приложено напряжение, соответствующее стехиометрическому соотношению между водородом и кислородом, в связи с чем при из-. бытке кислорода по сравнению со сте— хиометрическим под действием напряжения, приложенного к ТЭЯ 3, он извлекается до тех пор, пока из примесей в ячейке не останется одна вода.

При этом протекает ток I,, характеризующий количество кислорода, извлеченного в ТЭЯ 3, Если в ТЭЯ 3 поступает водород в избыточном по сравнению со стехиометрическим количестве, то под действием напряжения, приложенного к ТЭЯ

3, дозируется кислород до тех пор, пока в ТЭЯ 3 иэ примесей будет только вода. При этом через ТЭЯ 3 протекает ток I<, характеризующий количество водорода, поступившего в

ТЭЯ 3.

Иэ ТЭЯ 3, таким образом, в ТЭЯ 4 поступает иэ примесей только вода, из которой под действием напряжения U приложенного к ТЭЯ 4, извлекается кислород. Напряжение и в этом случае выбирается в соответствии со

92263 6

Формула изобретения степенью разложения воды, а концентрации компонентов рассчитываются по

Устройство для измерения концентрации компонентов газовой смеси, содержащее газовый тракт с включенными в него реактором и твердоэпектролитной ячейкой, а также схему вычитания токов с двумя измерителями, о т л и10 чающее с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, в него введены фильтр, вторая твердоэлектролитная ячейка, .блок введения поправки и два источника на15 пряжения постоянного тока, причем газовый тракт содержит последовательно соединенные фильтр, реактор, первую и вторую твердоэлектролитные ячейки, причем выход первой ячейки

2р в двухпроводном подключении через источник напряжения постоянного тока и блок введения поправки соединен с первой парой входов схемы вычитания токов, вторая пара входов кото25 рой через второй источник напряжения постоянного тока соединена в двухпроводном подключении с выхоДом второй твердоэлектролитной ячейки. уравнениям

Эна

С и к Q Ы. 2

3oi

С !

Ог Q oc где Сн и СО а соответственно концентрации водорода и и кислорода в анализируемом газе; соответственно элекЭн и Эб

1 трохимические эквиваленты водорода и кислорода; степень разложения сложного вещества, содержащего потенциалообразующий компонент в ТЭЯ 4; расход газа.

Aped

Составитель Ю.Коршунов

Редактор О.Юрковецкая Техред М,Яндык Корректор М.Васильева

Заказ 3870/46 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101