Способ селективного определения концентрации горючего компонента в смесях горючих газов Советский патент 1990 года по МПК G01N25/32 

Изобретение относится к газовому анализу, основанному на измерении термоэффекта каталитического окисления горючих компонентов, и может быть использовано при селективном определении горючего компонента в газовых смесях, содержащих два или три горючих компонента, отличающихся друг от друга температурой начала каталитического окисления на катализаторах.

Цель изобретения - повышение точности определения.

На фиг.1 представлена схема включения термокаталитических элементов} На фиг.2 - зависимости кривых термоэффектов различных горючих компонентов при изменении тока (температуры),; протекающего через термокаталитические элементы.

Схема состоит из включенных диф- ференцйально в мост активных термокаталитических 1 и 2 и компенсационных 3 и 4 элементов, питающей 5 - 6 и измерительной 7-8 диагоналей моста. К вершинам 5 и 6 пол- ключ ен источник питания, к вершинам 7 и 8 - измерительный прибор 9. В нижнюю ветвь моста включены резисторы 10 - 12, а параллельно верхней ветви - резистор 13 для корректировки нуля схемы. Элементы 1 - 4 выполнены в виде нагреваемых электрическим током термосопрптивлений.

От

сд

о со со со

N)

На поверхности измерительных элементов протекает реакция беспламенного окисления горючих компонентов смеси. Дополнительное тепло реакции окисления вызывает изменение сопротивления спирали элемента, что ведет к разбалансу моста. Полезный сигнал схемы принимает вид S-образ- ных кривых 14-16 при окислении горючего компонента только на измерительном элементе 1. Кривые 14-16 соответствуют окислению водорода, оксида углерода и метана. Для этих кривых точками 17-19 соответственно указаны режимы, соответствующие температуре начала каталитического окисления их на элементе.

Распопожение указанных точек обусловлено физико-химическими свойствами горючих компонентов. Все горючие компоненты по температуре каталитического окисления - между температурой начала окисления легкоокисляемого компонента (водорода) и трудноокисляемого (метана).

При окислении горючих компонентов только на измерительном элементе 2 термоэффект реакции окисления принимает S-образный вид, равный по величине аналогичной зависимости |для элемента 1. Этому термоэффекту соответствуют кривые 20-22 для водорода, положение на оси нагрева для которого характеризуется режимом на- |Чала каталитического окисления 23 (кривая 20), 18 (кривая 21) и 19 (кривая 22). Разницу в нагреве между режимами 17 и 23, 17 и 18, 17 и 19 для водорода (он неизмеряемый) достигают путем изменения сопротивления резисторов 10 - 12. В соответствии с этим между элементами 1 и 2 устанавливается начальная разница в нагреве, равная разнице температур между точками 17 и 23, 17 и 18 17 и 19

Порядок установления разницы в нагреве элементов 1 и 2 следующий.

Ступенями изменяют напряжение питания до появления выходного сигнала датчика от газовоздушной смеси определяемого горючего компонента, а затем при этом режиме питания увеличивают сопротивление шунта нижней ветки моста, образованного резисторами 10 - 12, до значения, при котором выходной сигнал датчика от неизмеряемого компонента при его окислении на элементе 2 будет уменьшен до

0

5

0

5

0

5

0

нуля. Таким образом можно точку 23, соответствующую началу окисления на элементе 2 водорода, смещать на любую величину вдоль оси нагрева и тем самым устанавливать разницу в нагреве элементов 1 и 2 не менее разницы между темпера рами начала окисления неизмеряемого водорода и опррделяемых fоксида углерода или метана) горючих компонентов.

Выходной сигнал датчика для неизмеряемого компонента (кривые 24-26) принимает дугообразный вид, начало которого соответствует температуре окисления этого компонента на элементе 1 (точка 17), а конец - соответственно режимам (27-29), при которых неизмеряемый компонент исключается из процесса измерения, т.е. его влияние компенсируется. Указанные режимы 27-29 являются рабочими режимами датчика, при которых производят селективное измерение концентрации оксида углерода или метана.

Из расположения точки 27 кривой 24 следует, что измерение может происходить в адсорбционной области термоэлемента 15 (точка 30, когда разница в нагреве установлена произвольно), или в диффузионной области (точка 31, когда конец кривой 25 соответствует точке 28) при разнице в нагреве элементов, равной разнице между точками 17 и 18.

Несмотря на большое удаление начала каталитического окисления метана от начала окисления водорода производятся селективное определение концентрации метана в точке 32, соответствующей диффузионной области на кривой 16, осуществляемое благодаря смещению термоэффекта от элемента 2. В этом случае разностный термоэффект от водорода принимает форму кривой 26, конец которой определяет paj бочий режим нагрева элементов схемы, соответствующий измерению концентрации метана в точке 32.

Формула изобретения

Способ селективного определения концентрации горючего компонента в смесях горючих газов по авт. св. 1022025, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, разность температур нагрева термокаталитических элементов

темпера рами начала окисления неизкомпонентов.

Изобретение относится к газовому анализу, основанному на измерении термоэффекта каталитического окисления горючих компонентов, и может быть использовано при селективном определении горючих компонентов в газовых смесях, содержащих два или три горючих компонента. Цель изобретения - повышение точности определения концентрации горючего компонента. Измеряют разность термоэффектов каталитического окисления неизмеряемого и определяемого горючих компонентов на двух нагретых до разных температур термокаталитических элементах при равенстве нулю разности термоэффектов каталитического окисления неизмеряемого компонента смеси. Измерение концентрации определяемого горючего компонента проводят при разности температур нагрева термокаталитических элементов не меньше разности температур начала каталитического окисления определяемого и не определяемого горючих компонентов. 2 ил.

Uq,mV

Uq,MV

Фиг.1

/4

32 /6

. А-

29

Фиг. 2