Индикатор водорода

 

Использование: техника выборочного анализа многокомпонентных газовых смесей и выделения водорода из этих смесей. Индикатор водорода включает в себя тепловую трубу, обогреваемые водород проницаемые мембраны на торцах трубы, две термопары вдоль тепловой трубы, циркуляционный контур, одна из мембран содержит запорное устройство. Преимуществом предлагаемого индикатора водорода является более широкий диапазон измерения, 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 25/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ,2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4834967/04 (22) 05.06.90 (46) 30.10.92. Бюл. ¹ 40 (71) Физико-энергетический институт (72) B.Ñ.ÑMèðíîâ (56) Авторское свидетельство СССР № 1613938, кл. G 01 N 25/14, 1988.

{54) ИН И АТ0Р a0gOVOPA (57) Использование; техника выборочного анализа многокомпонентных газовых смеИзобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для измерения парциального давления водорода в смеси с другими газами. Целью изобретения является расширение диапазона измерения давления водорода.

Наиболее близким техническим решением является индикатор водорода, состоящий иэ тепловой трубы, содержащей зоны испарения и, конденсации. обогреваемые мембраны, пропускающие водород и расположенные в зоне испарения и за зоной конденсации, измерительную камеру и тракт возврата водорода.

Индикатор водорода работает следующим образом.

Обезгаживают и разогревают измерительную камеру. Разогревают теплоноситель тепловой трубы, который, испаряясь, захватывает водород из исследуемого объема, транспортирует его через мембрану, расположенную за зоной конденсации в измерительную камеру, где измеряют его давление. Часть водорода через мембрану, расположенную в измерительной камере, возвращается по трубопроводу в исследуемый объем, чем осуществляется обратная

„„5LI „„1772764 А1 сей и выделения водорода из этих смесей.

Индикатор водорода включает в себя тепловую трубу, обогреваемые водородпроницаемые мембраны на торцах трубы, две термопары вдоль тепловой трубы, циркуляционный контур, одна из мембран содержит запорное устройство. Преимуществом предлагаемого индикатора водорода является более широкий диапазон измерения. 1 ил. связь. Наличие возвратного трубопровода позволяет индикатору реагировать на уменьшение давления в исследуемом объеме.

Недостатком устройства является узкий Я диапазон измерения давления водорода в исследуемом объеме. Этот недоста гок свойственен всем индикаторам работа1ощим в режиме усилителя, т,е. когда давлечие в исследуемом объеме индикатором усиливает- . :( ся в измерительном объеме и изм эряется уже усиленное давление. Такие индикаторы работают в диапазоне давлений водорода в исследуемом объеме от 10 до 20 Торр. При этих давлениях в исследуемом объеме дав- 4 ление водорода в иамерительном обьеме может достигать до 760 Торр. в зависимости от теплоносителя тепловой трубы и температуры его в испарительной части. Этот факт можно отнести к достоинствам, т.к. они обладают большим коэффициентом усиления, который падает по мере увеличения давления в исследуемом объеме, э затем индикатор перестает работать, т.к. газовая пробка полностью перекрывает холодильник и теплообмен прекращается.

1772704 .

20 равновесия притока. через мембрану 3 и во убыли через мембрану 4 водорода, при этом ро

Целыю изобретения является расширение диапазона измерения давления водорода в исследуемом объеме.

Поставленная цель достигается.тем, что

s индикаторе водорода, включающем тепловую трубу, обогреваемые водородопроницаемые мембраны на торцах тепловой трубы, тракт возврата водорода иэ зоны конденсации тепловой трубы в анализируемую среду по крайней мере две.термопары вдоль корпуса тепловой трубы, полость мембраны, расположенной в зоне испарения, со стороны участка с анализируемой средой снабжена запорным устройством, Предлагаемое устройство по сравнеwe с известным может не только выполнять его функции, как усилителя давления водорода в анализируемой среде, но и имеет воэможность подавать водород в зону холодильника тепловой трубы (в измерительную часть индикатора) и измерять его давление в соотношении 1 1, т.е. давление водорода в анализируемой среде равно давлению водорода в тепловой трубе, следоаательно, заявленное техническое решение 25 отвечает критерию "существенные отличия", На чертеже изображен индикатор водорода, продольный разрез, Индикатор водорода состоит из корпуса 1 с пористой структурой 2, на торцах корпуса установлены водородопроницаемые мембраны 3 и 4, верхняя. мембрана обогревается нагревателем 5, нижняя обогревается теплоносителем тепловой трубы, который обогревается 35 нагревателем 6, Индикатор водорода снабжен холодильником 7, отсеченным вентилем 8 от исследуемого обьема 9 и возвратным патрубком 10. В зоне холодильника установлена термопара 11, в зоне ис- 40 парителя термопара 12. Индикатор водорода работает следующим образом;

Измерение. малых давлений водорода в диапазоне 10 2-20 Торр, Включают .в работу нагреватели 5 и 6 при открытом отсечном устройстве 8. Водород, пройикший из исследуемого объема через мембрану 3, захватывается парами теплоносителя тепловой трубы и транспортируется к верхней мембране 4. пары конденсируются в зоне конденсатора 7 и по пористой структуре 2 и корпусу 1 теплоноситель возвращается в зону испарителя. Водород, накапливаясь в зоне холодильника 7, блокирует доступ к нему паровтеплоносителя тепловойтрубы,тем- 55 пература, фиксируемая термопврой 11 по сравнению с температурой 12 будет падать.

Этот процесс. будет идти до установления устанавливается равновесное состояние по давлению водорода и температуре вдоль тепловой трубы, а разность температур будет постоянной. Установившийся перепад температур будет пропорционален давлению водорода в исследуемом обьеме 9, что и фиксируют анализаторы водорода-термопары 12 и 11, Процесс роста давления водорода в верхней полости тепловой трубы, а следовательно, падения температуры податчику 11, при росте давления водорода в исследуемом объеме 9 будет продолжаться до давления, которое определяется давлением насыщенных паров теплоносителя тепловой трубы при температуре, определяемой термопарой 12. Дальнейший подъем давления водорода возможен только за счет увеличейия температуры теплоносителя тепловой трубы, следовательно, давления насыщенных паров теплоносителя. Следующий этап работы индикатора водорода заключается в измерении давления водорода в исследуемом обьеме и в индикаторе s соотношении 1: I, достигается это перекрытием мембраны 3 запорным вентилем 8. После отсечения мембраны 3 от исследуемого объема 9, доступ водорода к последней прекращается, водород из верхней полости тепловой трубы вытесняется парами теплоносителя в исследуемый объем 9 по патрубку 10 до давления равного давлению в исследуемом объеме, По мере роста давления водорода в исследуемом объеме 9 водород; через мембрану 4 будет поступать в полость тепловой трубы, датчики 11 и 12 будут фиксировать истинное (не усиленное) давление водорода в исследуемом обьеме.

За базовый образец можно принять индикатор водорода /1/, посравнению с ним предлагаемый индикатор водорода имеет более щирокий диапазон измерения давления водорода s исследуемом обьеме. при этом давление водорода в исследуемом обьеме и в объеме тепловой трубы равны между собой, Такие качествс у базового образца отсутствуют.

Формула изобретения

Индикатор водорода. включающий подсоединенную к измерительному участку тепловую трубу, обогреваемые водородопроницаемые мембраны на торцах тепловой трубы, размещенные коаксиально ей, тракт возврата водорода в анализируемую среду, вынесенный иэ полости тепловой трубы, о тл и ч а ю-шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений он снабжен запорным вентилем. размещенным перед дородопроницаемой мембраной со стоны измерительного участка, 1772704

Составитель B.Ïëîòíèêîâ

Техред М.Моргентал Корректор Л.Филь

Редактор Т.Орлова

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

Заказ 3841 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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