ГИГРОМЕТР Российский патент 2024 года по МПК G01N27/02 G01N25/56 

Предлагаемое изобретение относится к области аналитического приборостроения, предназначено для измерения объемной доли влаги в газах и может быть использовано в гигрометрах, основанных на кулонометрическом методе измерения влажности в газах.

Для измерения влажности газов широкое распространение получили кулонометрические гигрометры. Относительная простота и высокая надежность способствовали их массовому внедрению в электронной, химической, нефтехимической и других промышленностях.

В основу работы кулонометрического гигрометра положена работа кулонометрической ячейки. Известна Кулонометрическая ячейка А.С. №, №448774, G01N 27/02, содержащая корпус, два геликоидальных электрода, вмонтированных во внутренний канал корпуса, пленку сорбента пятиокись фосфора, покрывающей электроды и внутренний канал корпуса. К электродам через выводы в корпусе подводится электрическое напряжение источника постоянного тока.

Расход анализируемого газа через кулонометрическую ячейку поддерживается постоянным с помощью стабилизатора расхода газа. Влага, содержащаяся в анализируемом газе, поглощается пленкой сорбента и под действием напряжения от источника постоянного тока к электродам кулонометрической ячейки, подвергается электролизу.

Ток электролиза, проходящий через кулонометрическую ячейку, пропорционален объемной доли влаги в анализируемом газе и определяется по формуле:

где: B_H2O - объемная доля влаги в анализируемом газе;

Э_H2O - электрохимический эквивалент воды;

Q - расход анализируемого газа через кулонометрическую ячейку;

I₀ - ток электролиза кулонометрической ячейки.

Ничуговский Г.Ф. Н 70. Определение влажности химических веществ. Л., «Химия» 1977, стр. 117.

…Фактически же наряду с током электролиза воды I_H2O существует некоторый фоновый ток I_ф, вызванный электропроводностью сорбента и материала кулонометрической ячейки, а также ток электролиза воды I_p, образующийся за счет рекомбинации водорода и кислорода в момент выделения на электродах. Таким образом I₀ представляет собой сумму

Чистая пятиокись фосфора в безводном состоянии имеет очень высокое омическое сопротивление, поэтому сила фонового тока за счет ее электропроводности соответствует концентрации воды на уровне 10^-7 %. В реальных условиях вполне достижимо измерение концентрации на уровне 10^-5 %. Уменьшение электропроводности пятиокиси фосфора связано с наличием электропроводности материала ячейки - электрически они включены параллельно.

Целью настоящего изобретения является уменьшение I_ф.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения кулонометрическим гигрометром объемной доли влаги в газах за счет уменьшения I_ф.

Поставленная цель достигается тем, что в электрическую схему гигрометра введен дополнительный резистор R_g, который подключен между электродом кулонометрической ячейки и выходным контактом микроамперметра. Так как электропроводимость сорбента и материала кулонометрической ячейки на много меньше, чем проводимость микроамперметра, то электропроводимость R_g получается подключенной параллельно. При параллельном подключении проводимостей будет перераспределение токов т.е. будет уменьшен ток проходящий через проводимость сорбента и материала кулонометрической ячейки. При этом ток электролиза I_H2O и I_p образующийся за счет рекомбинации водорода и кислорода остаются без изменения. Тогда ток электролиза кулонометрической ячейки I₀ будет:

Где I'_ф - уменьшенный ток электронной проводимости сорбента и материала кулонометрической ячейки.

На Фиг. представлен гигрометр. Состоящий из штуцера вход 1, микроамперметра 2, дополнительного резистора 3, кулонометрической ячейки 4, стабилизатора расхода газа 5, источника постоянного тока 6, выходного штуцера выход.

Гигрометр работает следующим образом. Анализируемый газ подается на входной штуцер вход гигрометра. Расход анализируемого газа через кулонометрическую ячейку поддерживается постоянным с помощью стабилизатора расхода газа. Влага, содержащаяся в анализируемом газе, поглощается пленкой сорбента и под действием напряжения от источника постоянного тока, приложенного к электродам кулонометрической ячейки, подвергается электролизу. Ток электролиза, проходящий через кулонометрическую ячейку и измеренный микроамперметром пропорционален объемной доли влаги в анализируемом газе и рассчитывается по формуле (1).

Предложенный гигрометр состоит из штуцера вход, микроамперметра, дополнительного резистора, кулонометрической ячейки, стабилизатора расхода газа, источника постоянного тока, выходного штуцера выход позволяет уменьшить погрешность измерения микроконцентраций объемной доли влаги в газах. Техническим результатом при реализации заявленного решения является повышение точности измерения кулонометрическим гигрометром объемной доли влаги в газах за счет уменьшения I_ф. 1 ил.

Гигрометр, состоящий из штуцера вход, микроамперметра, дополнительного резистора, кулонометрической ячейки, стабилизатора расхода газа, источника постоянного тока, выходного штуцера выход, отличающийся тем, что в электрическую схему гигрометра введен дополнительный резистор R_g, который подключен между электродом кулонометрической ячейки и выходным контактом микроамперметра.