Устройство для измерения активности углерода в потоке жидкости Советский патент 1979 года по МПК G01N27/52 

(54) УСТРОПСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ УГЛЕРОДА В ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ рез камеру, и реакции на поверхности камеры протекают, по сравнению с нарушающим прюникновением кислорода, медленно. В результате этого измерения производятся не в равновесном состоянии, а лишь в стационарном сос тоянии , зависимом от конструкции ячейки. Во-вторых, в результате описанных медленных скоростей диффузии и реакций углерода, стационарное сос тояние, после внезапного изменения активности в подвергаемой исследова нию среда, вновь устанавливается лиш спустя несколько часов или дней. Цель изобретения - повышение точности и экспрессности измерений. Поставленная цель достигается тем что устройство дополнительно снабжено твердоэлектролитной ячейкой для дозирования кислорода и регулятором тока, причем дозирующая ячейка расположена перед зондом и регулятором тока, а измерительная ячейка расположена после зонда по ходу газового потока. Углеродная активность подаваемой дозирующей ячейкой газовой смеси лежит вблизи единицы. В качестве газовой смеси применяют инертный газ, содержащий от 0,03 до 10% моноокиси углерода и от 0,001 до 10% двуокиси углерода. Количество подаваемого к электроду сравнения кислородной измерительной ячейки газа составляет от 0,5 до 5 л/ч, а количество газа, подаваемого в камеру, составляет от 0,005 до 0,05 л/ч. Камера выполнена в виде тонкостен ной металлической трубки из железа или никеля. Ко второму дифференциальному выходу напряжения регулятора приложено в качестве напряжения сравнения напряжение . Кислородная измерительная ячейка расположена последовательно со второй гальванической кислородной измерительной ячейкой., содержащей твердый электролит, с воздушным ИЛИ металл (металлокислым электродом сравнения, причем место входа газа для измерительного электрода соединено с местом выхода газа электрода сравнения первой кислородной измерительной ячейки. Элек роды дозирующей ячейки соединены друг с другом через способное регулироваться сопротивление, причем при меняется газовая смесь с большей ак тивностью, чем активность подвергаемой исследованию среды. Несмотря на медленную диффузию уг лерода через Стенку камеры и на затор моженную реакцию на внутренней стенке камеры, при различии активностей в газовой смеси и в исследуемой среде быстро вызывается сильное изменение соотношения между окисью углерода и двуокисью углерода. Активность окиси углерода в газовом потоке при этом с помощью дозирующей ячейки доводится до такого же значения, как и углеродная активность в исследуемой среде. При равенстве активностей в газовой смеси дозирующей ячейки и в исследуемой среде не изменяется также состав протекающей через камеру газовой смеси, и кислородная измерительная ячейка дает напряжение, равное нулю. Несмотря на имеющуюся кислородную проницаемость твердого электролита кислородной измерительной ячейки, давление кислорода в протекающей через измерительную ячейку газовой смеси не искажается. Кислородной проницаемостью твердого электролита дозирующей ячейки, которая перекрывается дозированным кислородом, можно пренебречь вследствии большого количества последнего и всей газовой смеси, протекающей через дозирующую ячейку. Кроме того, при дозировании кислорода уменьшается напряжение ячейки, и, таким образом, действующая сила для проникновения кислорода в результате проницания. На чертеже схематически изобргикено устройство в разрезе. Устройство состоит из дозирующей ячейки 1, измерительной кислородной ячейки 2, промежуточно подключенной проницаемой для углерода камеры 3, выполненной в форме тонкостенной никелевой трубки, и регулятора 4. Газовая смесь с активностью окиси углерода несколько ниже единицы, состоящая на 2,3% из окиси углерода, на 0,06% из двуокиси углерода и на 97,64% из аргона, отбирается через клапан 5 из стального баллона 6. Поток газовой смеси после прохождения дозирующей ячейки 1 разделяется в месте разветвления трубопровода 7 на малый газовый поток, составляющий 0,01 л/ч и на большой газовый поток, составляющий 1 л/ч, которые устанавливаются клапанами 8, 9 и измеряются потокомерами 10, 11. Давление газовой смеси определяется У-обрайным трубчатым дифференциальным манометром 12, После разветвления трубопровода 7 большой газовый поток направляется к электроду сравнения кислородной измерительной ячейки 2, а малый газовый поток подается в камеру 3. Камера 3 погружена в протекающую среду 13, углеродная активность которой должна быть измерена. Протекающая среда 13 проходит через сосуд 14, С маленьким потоком возникшая в камере активность окиси углерода поступа:ет на -измерительный электрод кислородной измерительной ячейки 2. При данной подаче газа к электроду сравнения и измерительному электроду кислородной измерительной ячейки 2, эта ячейка работает как дифференциальная измерительная ячейка, т.е. напряжение на выходе появляется только в том случае, если подводимые к электроду сравнения и измерительном элeкtpoдy газовые потоки имеют различные парциальные давления кислорода При этом происходит изменение углерод ной активности благодаря диффундирующему в кг1меру 3 углероду. Напряжение кислородной измерительной ячейки 2 сравнивается в регуляторе 4 с напряжением сравнения , и разность напряжений после соответствующего усилия используется для регулирования величины тока электролиза, который может быть определен амперметром 15 и подается в дозирующую ячейку 1. Если электроды дозирующей ячейки 1 связаны друг с другом через способное регулироваться сопротивление, и применяется газовая смесь с большей активностью, чем активность подвергаемой исследованию среды 13, для дозирующей ячейки от применения источника питающего напряжения можно отказаться. Формула изобретения Устройство для измерения активности углерода в потеке жидкости, содержащее измерительную твердоэлектрюлитную ячейку и зонд, выполненный из проницаемого для углерода материала, отличающеес я тем, что, с .целью повышения точности и экспрессности измерений, устройство дополнительно снабжено твердоэлект;ролитной ячейкой для дозирования кислорода и регулятором тока, причем дозирующая ячейка расположена перед зондом и регулятором тока, а измерительная ячейка расположена после зонда по ходу газового потока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка ФРГ 1 1954178, кл. 42 е 2/53, опублик. 1973.