УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНОГО КИСЛОРОДА В ДЫМОВЫХ ГАЗАХDLcLI»Jti Советский патент 1965 года по МПК G01N25/32 F23N5/18 

Известны устройства для измерения концентрации избыточного кислорода, состоящие из двух камер, в одной из которых сжигается анализируемый газ, смешанный с избыточным количеством воздуха (кислорода), в другой- с избыточным количеством горючего газа (например, окиси углерода). По разности температур обеих камер, измеряемых с ломощью термопары, определяют концентрацию избыточного кислорода.

Однако известные устройства дают большие погрешности в измерениях, вносимые колебаниями расходов газов и их температур.

Предлагаемое устройство реализует способ измерения концентрации избыточного кислорода, позволяющий значительно ослабить влияние колебаний расходов и начальных температур газов на результат измерения.

Этот способ позволяет проводить измерения концентрации избыточного кислорода без стабилизации условий измерений (поддерживание ПОСТОЯННЫМИ расходов всех газов и их начальных температур).

С этой целью используют процесс горения газов на поверхности катализатора в диффузионной области при температурах, исключающих горение в объеме камеры. Движение газов организовано так, что концентрации горючих компонентов и кислорода, ограничивающие скорость реакции на поверхности катализаторов, в основном определяются молекулярной диффузией и практически не зависят от расходов анализируемого газа и дополнительпых реагентов. Чтобы избежать влияния 5 начальных температур газов, измерение концентрации О производится не по разности температур горения газов на катализаторе

4-4, а по величине (i-ti) - (), где

0 1 2 - начальные температуры в камерах вблизи поверхности катализатора при отсутствии горения (индексы 1 и 2 относятся соответственно к первой и второй камере).

Газы у поверхности катализаторов движутся

5 следующим образом.

Катализаторы омываются потоками анализируемого газа, движущимися параллельно реакционным поверхностям. К одному из катализаторов подают дополнительно воздух

0 (кислород), к другому - горючий газ (например, окись углерода).

Потоки дополнительных реагентов движутся также нараллельно реакционным поверхностям катализаторов и отделены от них слоями анализируемого газа с определенной начальной толщиной бо. Потоки разделены стенкой, поэтому их смешение начинается лишь на некотором расстоянии L от реакционной поверхности, там, где разделительная стер.ка заминарной области, то смешиваются они только за счет молекулярной диффузии в направлении, Перпендикулярном скорости потоков. Интенсивность такого смешения определяется коэффициентом диффузии и при постоянной разности концентрации не зависит от скоростей потоков анализируемого газа W, и дополнительного реагента Wp . Поэтому для заданного расстояния L и толш,ины слоя анализируемого газа бо в олределенном диапазоне концентраций Ог, СО и На, имеющем практическое значение при измерении Оа в дымовых газах, всегда можно указать такие величины скоростей We и Wf , дальнейшее повышение которых уже не приводит к росту интенсивности реакции и температуры на поверхности катализаторов, т. к. концентрация горючего компонента или кислорода, лимитирующая скорость реакции достигает при этом максимального и постоянного значения. Таким образом, нри движении газов в широкой области значений и температуры 4 и 4, развиваемые при горении, практически не зависят от расходов анализируемого газа и дополнительного реагента.

На чертеже дана принципиальная схема предлагаемого устройства для измерения концентрации Oj описанным способом.

Устройство содержит две камеры, в которых установлены штуцера, состоящие из коаксиальных трубок 1 и 2. По трубке / в камеру подается анализируемый газ, по трубке 2- дополнительный реагент, которым в одной из камер является воздух (кислород), а в другой- горючий газ (например, окись углерода). Движение в обеих трубках происходит в ламинарном режиме, поэтому струя газа, вытекающая из трубки 1, смешивается с дополнительным реагентом, вытекающим из трубки 2, только путем молекулярной диффузии в радиальном направлении. Обе камеры снабжены нагревателями, которые подогревают газ

и дополнительные реагенты до температуры, достаточной для протекания реакции горения на поверхности катализатора в диффузионной области, но исключающей развитие горения в

объеме камер.

В каждой камере установлена дифференциальная термопара со спаями 3 и 4, расположенными на оси насадки. Спаи 4 покрыты катализатором. Расстояние от спая 4 до открытого конца трубки 1 и диаметр этой трубки выбирают так, что в заданном широком диапазоне расходов анализируемого газа и концентраций в нем горючих компонентов или кислорода у поверхности катализатора на

спае 4 всегда обеспечен некоторый избыток дополнительного реагента. Расстояние между спаями термопары 3 и 4 исключает возможность заметного нагрева спая 5 при горении газов на спае 4 и в то же время обеспечивает

равенство температур обоих спаев при отсутствии горения. Термопары двух камер соединены встречно. Таким образом обеспечивается схема движения газов и компенсация колебаний начальных температур газов и -камер.

Предмет изобретения

Устройство для измерения концентрации избыточного кислорода, преимущественно в дымовых газах, содержащее две камеры, в одной из которых сжигают анализируемый газ с избыточным количеством воздуха (кислорода), в другой - с избыточным количеством горючего газа (например, окиси углерода),

снабженные дифференциальными термопарами и штуцерами для ввода газов, отличающееся тем, что, с целью устранения погрешностей измерений, вносимых колебаниями расходов газов и их начальных температур, штуцера расположены один относительно другого коаксиально, и на спай термопар, дальний от их выходного отверстия, нанесен слой катализатора (например, платины).