Устройство для измерения концентрации избыточного кислорода в дымовых газахdlcli»jti

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 10.Vl I 1.1964 (№ 916444/26-25) "4Ф

Кл. 24m, 4

42/, 4os с присоединением заявки №

Приоритет

МПК Г.33п

Ci 01п

УДК 542,2.542.272.1(088.8) Государствен и ий комитет по делам изобРетеиий и отмерь:" ..".é СССР

Опубликовано 27.Н11,1965. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 19.Х.1965

Авторы изобретения Ю. Н. Тулуевский, A. М. Розенфельд, Э. П. Чистова и С. И. Ахманаев

Заявитель Челябинский научно-исследовательский институт металлургии

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ИЗБЫТОЧНОГО КИСЛОРОДА В ДЫМОВЫХ ГАЗАХ

Подписная группа № 121

Известны устройства для измерения концентрации избыточного кислорода, состоящие из двух камер, в одной из которых сжигается анализируемый газ, смешанный с избыточным количеством воздуха (кислорода), в другой— с избыточным количеством горючего газа (например, окиси углерода). По разности температур обеих камер, измеряемых с помощью термопары, определяют концентрацию избыточного кислорода.

Однако известные устройства дают большие погрешности в измерениях, вносимые колебаниями расходов газов и их температур.

Предлагаемое устройство реализует способ измерения концентрации избыточного кислорода, позволяющий значительно ослабить влияние колебаний расходов и начальных температур газов на результат измерения.

Этот способ позволяет проводить измерения концентрации избыточного кислорода без стабилизации условий измерений (поддерживание постоянными расходов всех газов и их начальных температур) .

С этой целью используют процесс горения газов на поверхности катализатора в диффузионной области при температурах, исключающих горение в объеме камеры. Движение газов организовано так, что концентрации горючих компонентов и кислорода, ограничивающие скорость реакции на поверхности катализаторов, в основном определяются молекулярной диффузией и практически не зависят от расходов анализируемого газа и дополнительных реагентов. Чтобы избежать влияния начальных температур газов, измерение концентрации 0" производится не по разности температур горения газов на катализаторе н н — а по величине (4 — t> ) — (t — tq), где н и н

4 " г — начальные температуры в камерах вблизи поверхности катализатора при отсутствии горения (индексы 1 и 2 относятся соответственно к первой и второй камере).

Газы у поверхности катализаторов двпжутся

15 следующим образом.

Катализаторы омываются потоками анализируемого газа, движущимися параллельно реакционным поверхностям. К одному нз катализаторов подают дополнительно воздух

20 (кислород), к другому — горючий газ (например, окись углерода).

Потоки дополнительных реагентов движутся также параллельно реакционным поверхностям катализаторов и отделены от них слоя25 ми анализируемого газа с определенной начальной толщиной Üs. Потоки разделены стенкой, поэтому нх смешение начинается лишь на некотором расстоянии L от реакционной поверхности, там, где разделительная стенка за30 канчивается. Так как потоки движутся в лаI743II минарной области, то смешиваются они только за счет молекулярной диффузии в направлении, перпендикулярном скорости потоков.

Интенсивность такого смешения определяется коэффициентом диффузии и при постоянной 5 разности концентрации не зависит от скоростей потоков анализируемого газа W, и дополнительного реагента W . Поэтому для заданного расстояния L и толщины слоя анализируемого газа бо в определенном диапазоне 10 концентраций 0, СО и Н2, имеющем практическое значение при измерении О " б в дымовых газах, всегда можно указать такие вели1 / чины скоростей W, и йт, дальнейшее повышение которых уже не приводит к росту интенсивности реакции и температуры на поверхности катализаторов, т. к. концентрация горючего компонента или кислорода, лимитирующая скорость реакции достигает при этом максимального и постоянного значения. Таким образом, при движении газов в широкой области значений W,)W, и W ) W температуры t> и 4, развиваемые при горении, практически не зависят от расходов анализируемого газа и дополнительного реагента.

На чертеже дана принципиальная схема предлагаемого устройства для измерения концентрации 0" б описанным способом.

Устройство содержит две камеры, в кото- З0 рых установлены штуцера, состоящие из коаксиальных трубок 1 и 2. По трубке 1 в камеру подается анализируемый газ, по трубке 2— дополнительный реагент, которым в одной из камер является воздух (кислород), а в дру- 35 гой — горючий газ (например, окись углерода) .

Движение в обеих трубках происходит в ламинарном режиме, поэтому струя газа, вытекающая из трубки 1, смешивается с дополнительным реагентом, вытекающим из трубки 2, 40 только путем молекулярной диффузии в радиальном направлении. Обе камеры снабжены нагревателями, которые подогревают газ и дополнительные реагенты до температуры, достаточной для протекания реакции горения на поверхности катализатора в диффузионной области, но исключающей развитие горения в объеме камер.

В каждой камере установлена дифференциальная термопара со спаями 8 и 4, расположенными на оси насадки. Спаи 4 покрыты катализатором. Расстояние от сная 4 до открытого конца трубки 1 и диаметр этой трубки выбирают так, что в заданном широком диапазоне расходов анализируемого газа и концентраций в нем горючих компонентов или кислорода у поверхности катализатора на спае 4 всегда обеспечен некоторый избыток дополнительного реагента. Расстояние между спаями термопары 8 и 4 исключает возможность заметного нагрева спая 8 при горении газов на спае 4 и в то же время обеспечивает равенство температур обоих спаев при отсутствии горения. Термопары двух камер соединены встречно. Таким образом обеспечивается схема движения газов и компенсация ко лебаний начальных температур газов и камер.

Предмет изобретения

Устройство для измерения концентрации избыточного кислорода, преимущественно в дымовых газах, содержащее две камеры, в одной из которых сжигают анализируемый газ с избыточным количеством воздуха (кислорода), в другой — с избыточным количеством горючего газа (например, окиси углерода), снабженные дифференциальными термопарами и штуцерами для ввода газов, отлича ощееея тем, что, с целью устранения погрешностей измерений, вносимых колебаниями расходов газов и их начальных температур, штуцера расположены один относительно другого коаксиально, и на спай термопар, дальний от их выходного отверстия, нанесен слой катализатора (например, платины).