Патент ссср 190513

 

l9O5I3

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Соме Советских

Сопнэлистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства № 174311

Заявлено 28.XII.1965 (№ 1046604/23-26) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 29.ХИ.1966. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 31.1.1967

Кл. 24пт, 4

421, 4(08

МПК Е 23п

G 01п

УДК 543:272.1 273(088.8) Комитет по делам иэобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ИЗБЫТОЧНОГО КИСЛОРОДА В ДЫМОВЫХ ГАЗАХ

Изобретение относится к устройствам для определения избыточного кислорода в дымовых газах.

В основном авт. св. ¹ 174311 описано устройство для измерения концентрации избыточпогс кислорода в дымовых газах, состоящее из двух параллельно расположенпь|х камер, в одной из которых сжигают анализируемый газ с избыточным количеством воздуха (кислорода), а в другой — с избыточным количеством горючего газа (например, окиси углерода), каждая из которых снабжена коаксиальными штуцерами для ввода газов, выполненными соосно каждой камере, внутренние из которых предназначены для ввода анализируемого газа, внешние — для ввода соот ветствующих дополнительных реагентов.

Кроме того, внутри обеих камер помещены диф ререпциальные термопары, концы спаев которых, удаленные от штуцеров для ввода газов, покрыты катализатором (платиной).

Известное устройство недостаточно точно производит анализ и за счет большого количества 0olcTpo изпашивающихся спаев термопар имеет небольшой срок службы.

Отличие предлагаемого изобретения заключается в том, что камеры для сжигания газов расположены соосно, между которыми находятся коаксиальные штуцера для ввода газов, причем вдоль соос ой оси внутри камер натянута дифференциальная термопаpа.

Это поьышает качество анализа и срока службы прибора.

5 На фиг. 1 показана коаксиальпая система; на фиг. 2 приведены графики зависимости пзбьпочпои температуры начала 8, середины 4 и конца 5 платины от концентрации 1I> и CO при разных длинах L участка аа; на фнг. 3—

10 предложенное устройство; <а фпг. -1 — трехзаходовый змеевик, Коаксиа, ьпая система состоит из бсскопеч»о длинных нити 1 и трубки 2. Нить содержит платиновый участок аа, граничащий

15 торцами с участками, теплопроводность которых принята равной нул|о. 17о трубке от а и

b течет газ, представляющий собой бедную горючую смесь. Режим движения ламипарный. 1 емпература трубки постоянна по д:и.:»e

20 и соответствует диффузионной области поверхностного горения.

Зависимости получены численным решением дифференциальных уравнений тепломассообмепа прп расходе газа 2 5 10 — л,.::,аек, 25 диаметре нити 0,5 л л, диаметре труокп 3 лтл и температуре г, трубке 550 С. Этп параметры соответствуют реальным условиям работы устройства.

Как видно из графиков (см. фиг. 2), в нс30 следовапном диапазоне зависимость темпера190513

10

55 туры любой точки платины от концентрации близка к линейной. Коэффициент пропорциональности определяется расстоянием данной точки от начала катализатора. Приведенные кривые свидетельствуют о том, что при достаточно большом i всегда можно указать такую точку катализатора, отстоящую на расстояние х от его начала, повышение температуры которой практически одинаково при горении СО и Н>. При 1. = 50 лм это характерно для конца платины в диапазоне концентраций СО и Н от 0 до 5О/р. Отсутствие селективности на некотором расстоянии х от начала катализатора объясняется тем, что активно диффундирующий водород выгорает по длине платины значительно быстрее, чем СО.

Поэтому в точке х концентрация водорода понижается настолько, что определяющее интенсивность реакции произведение теплотворной способности на коэффициент диффузии и на концентрацию горючего реагента принимает для СО и Н одинаковое значение.

Результаты исследования используются в предлагаемом устройстве для уменьшения селективности.

Устройство работает следующим образом.

Устройство содержит расположенные соосно две камеры для сжигания б, снабженные коаксиальными штуцерами ввода газов 7 и 8, выполненные между камерами.

Внутренние штуцера предназначены для ввода анализируемого газа, а внешние †д дополнительных реагентов, например, для добавления избыточного количества воздуха (кислорода) в одну из камер и для добавления избыточного количества горючего газа (например, окиси углерода, водорода) в другую камеру.

Такая конструкция дает возможность использовать одну дифференциальную термопару вместо двух.

Для этого вдоль соосной оси внутри камер натягивают дифференциальную термопару 9, спаи которой 10 и 11 и прилегающие к ним участки х, и х> покрыты слоем катализатора, например платиной.

Введенные в ту и другую камеру дополнительные реагенты диффундируют в струю анализируемого газа. Расстояния от сопел штуцеров до начала катализаторов выбраны достаточными для того, чтобы, приходя к катализатору, анализируемый газ содержал избыток дополнительного реагента. При наличии в анализируемом газе горючих компонентов или кислорода на поверхности катализаторов возникает горение, за счет которого разогреваются спаи.

Ьлагодаря избытку дополнительных реагентов температура спая 10 определяется, например, концентрацией горючих компонентов, а температура спая 11, например, концентрацией кислорода в анализируемом газе.

Расстояние х> от начала катализатора до спая выбрано таким, чтобы нагрев спая не зависел от теплотворной способности и диффузионных свойств горючих компонентов.

В этом случае в достаточном для практических целей диапазоне концентраций

ЛЬ,=К, (СО + Н ), где ЬЕг — приращение э. д. с. спая 10, вызванное горением горючих компонентов; К,— коэффициент пропорциональности; СО+ Н.—компоненты окиси углерода и водорода.

Расстояние от начала катализатора до спая 11 равно х>. Оно выбирается так, чтобы в выражении ЬЕ=Кг О>, которое определяет нагрев спая за счет использования кислорода анализируемого газа, коэффициент К был равен удвоенному значению К, т. е.

К,=05 К>.

В этом случае э. д. с. устройства Е, равная

ЛŠ— ЛЕ,, оказывается прямо пропорциональной концентрации избыточного кислорода:

Е = К, (О,— 0,5 ° (СО+Н) ), причем коэффициент пропорциональности в определенном диапазоне концентраций одинаков для компонентов СО и Н с резко различными диффузионными свойствами.

Начальная э. д. с. устройства, дрейф которой может вносить погрешности в измерения, определяется разностью температур газов, омывающих спаи и неравномерностью нагрева печи на участке, заключенном между спаями. Поэтому газы следует подогреть общим подогревателем и направлять их в устройство с помощью ламинарного потока, Для этого можно применять трехзаходовый змеевик, имеющий патрубки 12 для ввода нагреваемых газов, змеевик 18, коаксиальные штуцера устройства 14, трубчатую печь 15.

Предмет изобретения

Устройство для измерения концентрации избыточного кислорода в дымовых газах по авт. св. ¹ 174311, отличающееся тем, что, с целью повышения качества анализа и срока службы прибора, камеры для сжигания газов расположены соосно, между которыми выполнены коаксиальные штуцера для ввода газов, причем вдоль соосной оси внутри камер натянута дифференциальная термопара.