Устройство для измерения пульсации окислительного потенциала в высокотемпературной газовой смеси

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 605059

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.03.76 (21) 2328322/24-06 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.78. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 18.04.78 (51) М. Кл. F 23N 5, 18

1осударствеииый комитет

Совета Министров СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621.182.261 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. В. Сауткин, М. Я. Хесин и С. Л. Ривкин

Всесоюзный дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф. Э. Дзержинского (54) УСТРОЙ СТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН ИЯ ПУЛ ЬСАЦИ Й

ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ПОТЕНЦИАЛА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ

ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к области контроля качества процесса горения в топочных камерах, в особенности работающих на газе и мазуте с малыми избытками воздуха.

Известно устройство для измерения окислительного потенциала в высокотемпературной газовой смеси, преимущественно в продуктах сгорания, содержащее твердоэлектролитную ячейку с измерительным и сравнительным электродами.

Такое устройство не позволяет измерять пульсации окислительного потенциала вследствие значительной инерционности и, кроме того, имеет весьма сложную конструкцию.

Известно также устройство для измерения пульсаций окислительного потенциала в высокотемпературной газовой смеси, преимущественно в продуктах сгорания, содержащее твердоэлектролитную ячейку с измерительным и сравнительным электродами.

В этом устройстве датчик окислительного потенциала газовой среды в виде твердоэлектролитной ячейки присоединен ко входу преобразователя с избирательным фильтром, в котором производится выделение переменной составляющей окислительного потенциала.

Цель изобретения — упрощение конструкции.

Для достижения этого на сравнительном электроде со стороны подвода к нему газовой смеси установлен демпфирующий элемент.

На фиг. 1 представлено устройство, в котором демпфирующий элемент установлен со стороны подвода газовой смеси с образованием полости для газовой смеси; на фиг. 2— устройство, в котором демпфирующий элемент установлен без образования полости для газовой смеси; на фиг. 3 — устройство, в котором демпфирующий элемент выполнен в виде металлизированного покрытия большой плотности и меньшей пористостп.

Устройство содержит измерительный электрод 1, который находится в непосредственном контакте с анализируемой газовой смесь|о, твердый элемент 2, например в виде таблетки, и сравнительный электрод 3. Со стороны подвода газовой смеси к сравнительному элек20 троду установлен демпфирующий элемент 4.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Окислительный потенциал Е газовой среды, измеренный твердоэлектролитной галььанпчс25 ской ячейки с чпстоионной проводпмо;тью о:1ределяется уравнением Нернста:

Е =-К,тig

Оз

605059 зайиса1 ь в виде (5) Р "г.,7

Тираж 763

Заказ 577/13

Подписное

Изд. № 397

Типография, пр. Сапунова, 2 где Т вЂ” средняя:гемйература ра5бчеро участI II ка электролита, Ogy 02 в концентрация кислорода в газовой фазе на сравнительном и измерительном электродах, К вЂ” постоянный коэффициент.

При наличии разности температур между электродами в правой части уравнения (1) появляется дополнительный член:

E= К,T 1g „+ (К,т — К, 1g „ т, (2) o2 k 02 ) где AT — разность температур между электродами ячейки, К2, Кз — постоянные коэффициенты.

В том случае, если оба электрода ячейки омываются одним и тем же анализируемым газом, а среднее значение разности температур на электродах AT=0, то среднее значение

Е (постоянная составляющая) также будет равна нулю Е=О.

Если при этом подвод анализируемого газа к измерительному и сравнительному электродам организован с разной инерционностью, т. е. если подвод газа к одному из электродов задемпфирован, то на выходе ячейки можно получить переменную составляющую Е-, которая зависит от колебаний 0, Т и АТ;

E= f(O,, т, Ат ). (з) Динамические параметры демпфера на одном из электродов, а также величины теплопроводности твердого электролита, металлизированных электродов и материала демпфера будут определять частотную характеристику датчика.

Например, если инерционность демпфера велика, то колебания 0 и Т на задемпфированном электроде будут существенно отличаться от тех же колебаний на измерительном электроде. Если к тому же толщина электролита велика, то колебания T- приведут к колебаниям АТ-, В этом случае справедливо выражение (3). Если толщина электролита мала, а теплопроводность велика, то:

hT — О и Š— f (O,, T ). {4)

Это всегда полезно, т, к. AT — паразитный компонент пульсаций. Выражение (4) можно

Е =К,(T+T )1д 1+0 -1, О, 5 о,— при этом тот факт, что Е cnlg — представляется благоприятным, т. к. для ряда практически важных случаев экспериментально показано преимущественно использования

10 о, отношения по сравнению с использова2 нием Ов

В этом случае, если желательно отделить колебания температуры от колебаний концен15 трации кислорода, необходимо предельно увеличить теплопроводность демпфера, т. е. практически обеспечить равную теплопроводность на обоих электродах. Тогда получим:

Е =/(02 ) (6).

Это достигается выполнением демпфера в виде металлизированного покрытия большой плотности и меньшей пористости. Практически это осуществляется применением иной технологии нанесения металлизированного электрода, например путем вакуумного напыления.

Таким образом, изобретение позволяет с помощью очень простой конструкции обеспечить надежное измерение пульсаций как окислительного потенциала газовой среды в целом, так и отдельных его составляющих (пульсаций температуры и концентрации кислорода).

При этом достигается повышение надежности систем контроля и управления, использующих данную информацию (системы контроля пламени горелок, оптимизации процесса горения и др.).

Формула изобретения

40 Устройство для измерения пульсаций окислительного потенциала в высокотемпературной газовой смеси, преимущественно в продуктах сгор ания, содержащее твердоэлектролитную ячейку с измерительным и сравнительным

45 электродами, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, на сравнительном электроде со стороны подвода к нему газовой смеси установлен демпфирующий элемент.