Способ подготовки проб химически активных газовых сред Советский патент 1987 года по МПК G01N1/22 G01N1/24 

113

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано для подготовки пробы при исследовании состава высокотемпературных диссоциированных и химически активных сред.

Целью изобретения является повышение достоверности пробы химически активных газовых сред путем физико- химического воздействия на пробу неоднородным магнитным полем.

Сущность подготовки пробы заключается в эффективности замораживания состава, т.е. сохранения неизменности пробы в зоне отбора. Способ замораживания состава пробы в магнитном поле основывается на различии магнитных свойств компонентов смеси, обусловленных строением нейтральных и реакционноспособных частиц (радикалов) .

Пример. Состав пробы кислородно-керосиновой смеси содержит компоненты, классифицирующиеся следующим образом:

молекулы, нейтральные по заряду и не обладающие магнитным моментом в связи с отсутствием неспаренных злектронов (Н, СН, , СО,, , О. в синглетном состоянии), являются диамагнитными, из внешнего магнитного поля выталкиваются, схема распределения электронов по уровням и подуровням на внешнем энергетическом уровне прослеживается при их образовании;

атомные радикалы и атомно-ради- кальные частшды, не несущие заряда, но имеющие неспаренные, электроны CH, 6, ОН, НСО, НОг, со, с), имеют собственное магнитное поле, являются парамагнетиками и притягиваются внешним магнитным полем;молекулярные радикалы, характеризующиеся отсутствием заряда, но имеющие два неспаренных электрона (О.. в триплетном состоянии), являются парамагнетиками ;

положительные и отрицательные ионы и электроны, роль которых в процессах диссоциации, рекомбинации и образования активных центров принимается незначительной. Указанные компоненты образуются в про-цессах преобразования химически активных газовых сред, относящихся к цепным реакциям. В ходе таких ре- акций непрерьганая регенерация актив72

ных центров происходит как за счет термического или иного внешнего фактора, так и за счет, самой реакции. Активными центрами в цепных реакциях являются химически ненасьпценные (имеющие неспаренные электроны) осколки молекул - свободные атомы и радикалы. Механизм такой реакции, идущей через один активный центр,

осуществляется по схеме: термическая активация молекулы (А - А) - реакция, приводящая к регенерации активных молекул ( + Е +R ),- активация нейтральных молекул радикалами (где А - молекула. С, Е - продукты реакции, R. - радикальная частица). При охлаждении пробы исключается термическая активация молекулы А и, следовательно, прекращаетея образование активных центров Е. Активированные молекулы и радикалы, образовавшиеся до снижения температуры, продолжают участвовать в реакциях диссоциации и рекомбинации,

изменяя состав пробы и тем самым снижая ее достоверность.

Условия отбора и транспортировки химически активной пробы до газоанализатора должны обеспечивать замораживание состава, т.е. сохранение неизменности пробы в зоне отбора и датчика газоанализатора. Для обеспечения достоверности пробы, сохранения химического равновесия, установившегося в области отбора для прямой и обратной химических реакций, необходимо в процессе подготовки пробы удалить из нее реакционноспособные частицы, что и достигается при воздействии на пробу магнитным полем.

На тракт пробоотборника накладывается неоднородное магнитное поле, вектор магнитной индукции которого направлен против оси z..

При взаимодействии радикала R с магнитным полем его магнитньй диполь- ный момент будет ориентироваться по направлению вектора магнитной индук- ции и на радикал R будет действовать сила, пропорциональная градиенту индукции и проекции магнитного дипольного момента На направление поля:

55 р ,, (3 kT - )

- e 3

X grad /ь (x, у, z) ,

(О

де u., - проекция магнитного диполь- ного момента радикала (парамагнетика) на направление поля;

;U|3 - магнитная постоянная; jU - магнитный дипольный момент парамагнетика; постоянная Больцмана; концентрация газовой смеси;

k

NO Т

Л

температура газовой смеси;

магнитная индукция. Парамагнетик под действием силы получает ускорение v и движение

его описьгоается уравнением

mv

б(3 kT - NoftVn 3

X grad p , где m - масса парамагнетика.

При разложении уравнения (2) по осям координат получаем систему уравнений:X О

У

(V6 3 kT - No(uVo 5В

3

ЗУ

z

2б(3 kT. - 3 .

ав 3z

Анализ системы уравнений траектории движения показывает, что движение парамагнетика происходит по параболе, скорость движения уменьшается, парамагнетики выходят из ядра потока газа.

Составитель Л. Горяйнова Редактор Н. Хрупкина Техред М.Ходанич Корректор М. Шароши

Заказ 2977Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

- е

;

fO

f5

20

25

30

35

При взаимодействии диамагнетика с магнитным полем его магнитный дипольный момент будет ориентироваться против направления вектора магнитной индукции.

Система уравнений траектории движения диамагнетика будет аналогична парамагнетику, но проекция магнитного момента будет иметь обратный знак, следовательно движение диамагнитной частицы также происходит по параболе равноускоренно, частицы собираются в центр ядра потока.

Для получения достоверной пробы

i

отбор осуществляется из ядра потока. Разделение стабильных и реакцион- носпособных компонентов пробы в неоднородном магнитном поле обеспечивает замораживание пробы, в результате чего достигается соответствие :состава в зоне отбора н датчика газоанализатора.

Формула изобретения

Способ подготовки проб химически активных газовых сред, основанных на отборе пробы газа из потока с последующим ее замораживанием путем газодинамического охлаждения и физико-химического воздействия, о тли-, чающийся тем, что, с целью повьппения достоверности пробы за счет удаления из нее реакционноспо- собных частиц, физико-химическое воздействие ведут неоднородным- магнитным полем,вектор магнитной индукции которого совпадает с вектором скорости потока.

Изобретение относится к области, газового анализа и может быть использовано для подготовки пробы при исследовании состава высокотемпературных диссоциированных и химически активных газовых сред. Цель изобретения - повышение достоверности пробы за счет исключения реакционноспособных частиц. Способ включает отбор пробы газа и замораживание при физико-химическом воздействии неоднородным магнитным полем. Условия отбора и транспортировки химически активной пробы до газоанализатора должны обеспечивать замораживание состава, т.е. сохранение неизменности пробы в зоне отбора и датчика газоанализатора. Для обеспечения достоверности i пробы, сохранения химического равновесия, установившегося в области отбора для прямой и обратной химических реакций, необходимо в процессе подготовки пробы удалить из нее реак- ционноспособные частицы, что и достигается при воздействии на пробу магнитным полем. (Л 00 О5 J