Способ измерения концентрации полярнойпримеси b текучем неполярном веществеи устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социапистических

Республик

<1 >,802862

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 0405,78 (21) 2б 12510/18-25

С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКИ Ио (23) Приоритет

Опубликовано 070281 Бюллетень N9 5

Дата опубликования описания 070281 (51) м. кл.

С 01 И 27/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 54З.27 (088. 8) (72) Автор изобретения

Ю.И.Гохфельд (71) Заявитель вяз (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПОЛЯРНОЙ ПРИМЕСИ

В ТЕКУЩЕМ НЕПОЛЯРНОМ ВЕЩЕСТВЕ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ пр. ) — .ь до е

Ч "о

Изобретение относится к количест венному анализу состава газов или жидкостей, а именно к измерению концентрации примеси с известной ненулее вой величиной дипольного момента молекул (полярной примеси ) в неполярных текучих веществах, и может использоваться для измерения, например, влажности воздуха или технологических газов и жидкостей. Кроме того, оно может также применяться в детекторах для газовой или жидкостной хроматографии.

Известен способ детектирования органиЧеских компонентов газовых смесей с предварительной ионизацией смеси и последующим измерением ее диэлектрической проницаемости (1) .

Однако из-за невысокой точности этим способом можно только детектировать, но нельзя количественно измерять состав смеси. Кроме того, способ требует применения сложной ,аппаратуры для ионизации и не может быть использован для анализа жидкостей. .Известен также способ измерения концентрации полярной примеси в текучем неполярном веществе, заключаю- .щийся в том, что на пробу анализируемого вещества воздействуют без

ПРОбОЯ ПЕРИОДИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ IIO амплитуде электрическим полем и измеряют величину параметра, зависящего от концентрации полярной примеси (2j.

Устройство, реализующее данный способ, содержит корпус, в которо. установлены электроды с зазором, 10 подключенные к источнику переменного напряжения, и вторичный прибор.

Недостатком укаэанного способа и устройства для его осуществления является то, что они не обладают достаточной точностью и чувствительностью.

Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что с периодом, равным периоду из менения амплитуды электрического поля, измеряют амплитуду периодических колебаний. температуры пробы и по величине этой амплитуды определяют концентрацию примеси.

Амплитуду изменяющегося по величине поля задают в интервале от

802862 где R

g постоянная Больцмана, дипольный момент молекулы полярной примеси;

5То — максимальная температурочувствительность измерителя температуры к ее изменению на удвоенной частоте изменения электрического поля;

T — заданная максимально возможо ная в течение процесса измерения температура пробы вещества;

Кс, — заданный нижний предел измеряемых мольных концентраций примеси;

E — минимальная величина поля пр. электрического пробоя анализируемого вещества в заданных интервалах изменения его температуры, давления и концентрации примеси.

Предлагаемый способ основан на том, что при увеличении электрического поля, воздействующего на вещество, происходит поляризация молекул вещества вдоль направления поля и выделяется энергия, которая в неполярных молекулах перехоцит в их внутреннюю потенциальную энергию, а в полярных в тепло. При уменьшении электрического поля наличие полярных молекул приводит к охлаждению вещества.

В зазоре между электродами уст— ройства, реализующего данный способ, установлен термоприемник, подключенный ко вторичному прибоРу °

На фиг. 1 изображен вариант выполнения устройства, реализующего данный способ;на фиг.2 — разрез й-А на фиг. 1.

В корпусе 1 со штуцерами входа 2 и выхода 3 анализируемого, например, газа установлены электроды 4, которые могут быть покрыты слояьы 5 диэлектрика. Электроды 4 подключены к источнику б переменного напряжения заданной частоты f. В корпусе 1 установлена полупроводниковая пленочная термобатарея 7 (фиг.2) с ветвями 8 и 9 и-типа и р-типа электропроводности. Ветви 8 и 9 соединены между собой мостиками 10, например в виде участков металлической пленки, являющимися спаями термобатареи 7.

Каждая пара ветвей 8 и 9, соединенная мостиком 10, выполняет роль двух термоприемников, включенных по дифференциальной схеме измерения разности температур. Все спаи термобатареи соединены электрически последовательно, причем один из спаев каждой пары расположен в зазо, ре между электродами 4, например в центре и на оси зазора, а другой— вне зазора, но внутри корпуса 1.

Выводы термобатареи 7 подключены к вторичному прибору 11.

Когда поток анализируемого газа проходит цед действием побудителя

Благодаря дифференциальной схеме измерения разности температур .данное устройство не реагирует на воз4О можные изменения температуры входящего в устройство вещества и на изменение окружающей температуры. Это, а также селективное измерение термоЭДС на частоте 2f обычно порядка

10-20 Гц уменьшает уровень шумов, т.е. повышает чувствительность.

Предлагаемое устройство без применения специальных мер термостатирования имеет чувствительность около

gg 0,1 об.Ъ к парам воды в воздухе при нормальных условиях. Чувствительность к воде в трансформаторном масле — 0,002 об.Ъ.

Конструкция устройства упрощает5 ся за счет отсутствия емкости с запасом эталонного вещества, системы его подачи, сравнительной ячейки и т.п. Кроме того, одним из достоинств устройства является облегчение его обслуживания.

Формула изобретения

2О

Зо

35 расхода (не показан) через внутренний объем корпуса 1, одна часть 12 потока входит в зазор между запитанными переменным напряжением источника б электродами 4 и испытывает действие электрического поля. При этом газ во всем объеме между электродами, т.е. в любой точке зазора, дополнительно периодически нагревается и охлаждается с частотой 2Р. Это происходит за счет поляризации молекул полярной примеси в электрическом поле.

Другая часть 13 потока анализируемого газа проходит зазор между электродами 4, т.е. не испытывает действия электрического поля, и сохраняет свою температуру постоянной. Спаи термобатареи 7, .размещенные вне зазора между электродами 4, воспринимают постоянную температуру

Т газа. В то же время спаи, размещенные в зазоре, воспринимают сумму

Т + Т постоянной Т и переменной А Т составляющих температуры газа в зазоре. Поскольку каждая пара спаев включена по дифференциальной схеме измерения разности температур, суммарная термоЭДС термобатареи 7 пропорциональна переменной составляющей температуры газа в зазоре. Амплитуда этой термоЭДС, пропорциональная измеряемой концентрации полярной примеси, регистрируется (измеряется) с помощью прибора 11 (например селективного вольтметра, настроенного на частоту 2Е). Измерение концентрации полярной примеси в неполярной жидкости проводят аналогично.

1. Способ измерения концентрации полярной примеси в текучем неполяр802862 (Ъ2. /

Составитель В.Екаев

Редактор М.Стрельникова Техред A.Ñàâêà Корректор М.Коста

Заказ 10606/57 Тираж 918 . Подписное

BHHHfIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г . Ужгород, ул. Проектная, 4 ном веществе, заключающийся в том, что на пробу анализируемого вещества воздействуют без пробоя периоди-. чески изменяющимся по амплитуде электрическим полем и измеряют величину параметра, зависящего от концентрации полярной примеси, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, с периодом, равным периоду изменения амплитуды электрического поля, измеряют амплитуду периодических колебаний температуры пробы и по величине этой амплитуды определяют концентрацию примеси.

2. Устройство для реализации способа измерения концентрации полярной 15 примеси в текучем неполярном веществе, содержащее корпус, в котором установлены электроды с зазором, подключенные к источнику переменного напряжения, и вторичный прибор, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что в зазоре между электродами установлен термоприемник, подключенный ко вторичному прибору

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9357512, кл. G 01 N 27/62, 1972.

2. Фарзане Н.Г. и Илясов Л.В. Автоматические детекторы газов. N., 1972, с. 46-48 (прототип).