Способ отбора пробы газа и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N1/22 G01N1/24 

разом.

1 Отбор пробы газа производят из высокотемпературной среды высокого давления и направляют на смешение с инертным газом, который препятствует протеканию рекомбинационных процессов диссоциированной пробе газов при изменении параметров ее давления и температуры. Однако уровень химических реакций в цепном механизме хи- мических превращений, состоящий из реакций продолжения, разветвления и квадратичного обрыва цепей, настолько велик, что охлаждение и смещение необходимо производить за время поряд- к|а Ј 1(Г ... с и меньше, что является сложной задачей. Однако создание энергетически неравновесного течения пробы препятствует протекатором, однако оно не вызывает изменения состава ввиду однородности приготовленной газовой смеси и снижения температуры в результате тепломассообмена и получения таким образом химически неравновесного состава пробы газа. Охлаждение инертного газа с использованием эффекта. Джоуля-Томсона позволяет уменьшить мольную долю нейтрального газа в составе смеси. Образование таким образом химически неравновесного состава смеси позволяет транспортировать смесь до газоаналитического прибора, время транспортирования которой сопоставимо с временем химической релаксации. Уменьшение мольной доли инертного газа в сое- таве смеси позволяет увеличить чув

Изобретение относится к газовому анализу и может .быть использовано при исследовании состава высокотемпературного диссоциированного газового потока. Цель изобретения заключается в повышении достоверности состава пробы составу среды при отборе из высокотемпературной среды высокого давления. Способ отбора пробы заключается в эффективном смешении ее с нейтральным газом, который препятствует протеканию рекомбина- ционных процессов в диссоциированной пробе газов при изменении параметров ее давления и температуры. Нейтральный газ охлаждают, используя эффект Джоуля-Томсона, и направляют двумя потоками навстречу друг другу. Отбираемой пробой газа возбуждают акустические (бегущие и отраженные - обратные) волны в этих двух потоках нейтрального газа, которые накладываются друг на друга, режим течения при этом устанавливают таковым, который характеризуется коэффициентом стоячести волны равным или близким к единице. 2 с.п.ф-лы, 6 ил. % (Л

нию рекомбинационных процессов и поз- 45 ствительность штатной газоаналитичеволяет при этом за большее время осуществить смешение пробы газа с инертным газом (гелием).

Инертный газ охлаждают, используя эффект Джоуля-Томсона, и направляют JQ двумя потоками навстречу друг, другу. Отбираемой пробой газа возбуждают акустические (бегущие и отраженные - обратные) волны в этих потоках инертного газа, которые накладываются друг на друга. Режим течения при этом характеризуется коэффициентом стоячей волны, равным или близким к единице и организован поперек струи отбираеской аппаратуры.

На фиг. 1 представлено устройство для осуществления предлагаемого способа 1 отбора пробы, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид слев на фиг.З - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг.1; на. фиг.5 разрез В-В на фиг.; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг.З.

Устройство содержит корпус 1, в котором размещены отверстие 2 отбора пробы, продольный канал 3 подвода инертного газа, продольный канал Ь отвода смеси газов на анализ. В

5 1

корпусе 1 выполнен дополнительный продольный канал 5 на торцах которого образованы полости 6 и 7, сообщенные соответственно поперечными каналами 8 и 9, с продольным каналом 3 подвода инертного газа. В дополнительном продольном канале 5 установлены пористые вставки 10,

Устройство работает следующим образом.

Инертный газ по продольному каналу 3 подается через соответствующие поперечные каналы 8 и 9 в полости 6 и 7. Из полостей 6 и 7 инерт ный газ переходит от одного давления к другому давлению в продольном дополнительном канале 5 без теплового обмена с окружающей сре- дой. так как.корпус устройства выполнен керамическим, проходя пористые вставки 10, 11. Таким образом, осуществляется стационарный переход теплоизолированного газа от одного давления к другому, происходящий в условиях, когда газ в процессе перехода не приобретает сколько-нибудь значительной скорости. Этот переход носит название эффекта Джоуля-Томсона. При прохождении газа через пористые вставки 10 и 11 работа трения вызывает изменение внутренней энергии инертного газа.

Охлажденный инертный газ двумя потоками направляется навстречу ДРУГ другу. Через отверстие 2 отбора пробы он поступает в дополнительный продольный канал 5, воз- буждая акустические (бегущие и отраженные - обратные) волны в потоках инертного газа, поступающего как через пористую вставку 10, так и через пористую вставку 11. Режим

течения выбирают таким, который характеризуется коэффициентом стоячей волны, равным единице (идеальный случай) или близким к единице (реальный случай, с учетом допусков на изготовление). В этом случае пучность скорости высокочастотного ко10

15

лебательного процесса инертного газа располагается в зоне струи отбираемой пробы газа.

В зоне взаимодействия по токов замедляется пр.оцесс рекомбинации диссоциированной пробы газа при одновременном смешении потоков инертного газа и отбираемой пробы газа. Смесь газов поступает в плоский поперечный канал 9, где энерго-мас- сообмен приводит к замораживанию химических реакций отбираемой пробы газа. Время химической релаксации ( « 1Q4... 102 с) в смеси газов достаточно для транспортировки смеси газов по продольному каналу А до штатной газоаналитической аппаратуры.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа отбора пробы газа и устройства для его осуществления заключается в повышении соответствия состава пробы 25 составу среды, из которой эта проба отбирается.

Формула изобретения

30 1. Способ отбора пробы газа из высокотемпературной среды высокого давления, заключающийся в замораживании химических реакций в пробе путем быстрого разбавления -его инертным газом, предварительно охлажден- . ным, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности состава пробы составу среды, предварительно охлажденный инертный газ разделяют на два потока, дросселируя

20

35

40

через акустически непроницаемую пористую стенку направляют оба потока . навстречу друг другу, возбуждают потоком пробы в каждом потоке инертногс

5 газа акустические волны, организуя режим течения, характеризуемый фициентом стоячей волны близким к единице.

55

717

ристые вставки с внутренней полостью дополнительного канала, отверстия отбора пробы и плоский канал-расположены в его центре, канал отвола смеси газов на анализ через плоский

8

Фаг-J

Физ.5

8

канал соединен с внутренней полостью дополнительного канала.

выполнен керамическим.

Фиг. 2

В-б