Способ измерения содержанияКиСлОРОдА Советский патент 1981 года по МПК G01N27/46 

Изобретение относится к технике газового анализа, а именно к способам анализа, основанным на использовании твердоэлектролитных гальванических ячеек для контроля содержания кислорода в гдзовых смесях. Такие способы контроля находят широкое применение в науке и различных отраслях промышленности, в частности в теплоэнергетике для контроля содержания/кислорода в продуктах сгорания топлив. , .Известен термомагнитный способ йз мереиия кислорода в газовых с,месях, осиованный на использовании явления термомагнитной конвекции кислородосо держащего газа в неоднородном магнит ном поле при наличии в нём температу ного градиента. Газ для анализа пе ред.поступлением в рабочую камеру последовательно проходит через хрло :дильник, систему фильтров, в том чис |ле через фильтр тонкой очистки 1 . К недостаткам этого способа следует отнести необходимость отбора,. транспортировки и токовой очистки пробы газа, что значительно увеличивает инерционность системь и существенно искажает результаты измерения. Наиболее близким по технической сущности к npe vi raeMOMy является способ измерения содержания кислорода в газовых смесях, заключающийся в том,, что аиализируемую смесь и газ сравнения, например воздух, подаю1у, иа злектроды твердоэлектролитной гальванической ячейки, которую нагревают до рабочей температуры, и измеряют ЭДС на ее электродах, по величине которой судят о содержании кислорода .„ Н1едостатком этого способа являет ся существование паразитной термоэдс на электродах твердоэлектролитной ячейки, возникающей из-за разности температур внешнего и внутреннего электродов ячейки, которая снижает точность измерения содержания кислорода. Цель изобретения - повышение точности способа измерения содержания кислорода в газовых смесях, исполь-г зукицего твердоэлектролитные гальванические ячейки. Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения содержания кислорода в газовой смеси,заключакицемся в том, что анализируемую смесь и газ сравнения,, например воз дух, подают на электроды твердоэлектролитной гальванической ячейки, нагретой до рабочей температуры, я измеряют ЭДС на ее электродах, по вели чине которой судят о содержании кислорода, перед измерением ЭДС изме йяют пространственное положение ячей ки в зоне нагрева с одновременным из мерением ее внутреннего сопротивлени и фиксируют ячейку в положе т, при котором ее внутреннее сопротивление , минимально. Выбор внутреннего сопротивления (Ядц) в качестве параметра, характер зующего величину термоэдс гальванической ячейки .определяется следующим причинами. Еош при постоянных расходах анал зируемого газа и газа сравнения, смы ааюао1Х наружный и внутренний злектроды гальванической ячейки, снять распределение температуры этих электродом и в объеме {агревательной печи при различном положении гальванической ячейки в зтом объеме, то как показывает опыт, ни одна из характер ных точек этих распределений не определяет минимума термоэдс. С другой cTopotfid нами экспериментально получена зависимость термоэдс от внутреннего сопротивления гальванической ячейки при заданном режиме нагрева и при постоянных скоростях газовых потоков, омывающих электроды. На фиг. I представлена зависимость термоэдс гальванической ячейки от ее внутреннего сопротивления; на фиг. 2 - принципиальная уст ройства, реализующего предлагаемьгй способ измерения кислорода в газовых смесях. Зависимость термоэдс (ТЕ) от внутреннего сопротивления ячейк (кривая 1) имеет минимум в точке, где внутреннее сопротивление твердоэлектролитной ячейки минимально. Устройство (фиг.2) состоит из твердозлектролитной ячейки 2,на внеш ней и внутренней поверхности которой нанесены электроды 3 и 4. Элект1)оды 3 н 4 соединены проводниками с милливольтметром 5 и прибором 6 .для изт мерения сопротивления ячейки 2 (например, измерительный мост переменного тока). Ячейка 2 установочными болтами 7 и 8 соединена с корпусом 9 печи 10. Для контроля температурного. режима в печи 10 используется термопара 11. Устройство работает следукяцим образом. При заданном тепловом режиме печи , и при заданных скоростях анйлизируемого газа и газа сравнения посредством установочных болтов 7 и 8 ячейку 2 перемещают в печи 10 и измеряют прибором 6 ее внутреннее сопротивление, фиксируют ячейку 2 в положении, где сопротивление ее минимально и измеряют ЭДС на ее электродах. Изобретение применяется в различных отраслях промышленности, в част- нрсти: в теплоэнергетике для измерения содержания кислорода в топочных газах. и дает экономический зффёк-т, связанный с повышением точности измерения. Формула изобретения Способ измерения содержания кислорода в газовой смеси,заключающийся в том, что анализируемую смесь и газ сравнения, например воздух, подают на электроды твердозлектролитной гальванической ячейки, нагретой до рабочей температуры, и измеряют .ЭДС на ее электродах, по величине которой судят о содержании кислорода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, перед измерением ЭДС изменяют пространственное положение ячейки в зоне нагрева с одновременным измерением ее внутреннего сопротивления и фиксируют ячейку в положении, при котором ее внутреннее сопротивление минимально. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Павленко В.А. Газоанализаторы. М.-Л., 1965, с. 72. 2,Деяноэ В. А. Электрохимические датчики кислорода в схемах контроля и автоматизации процесса горения. Электрические станции, 1975, № 6, с.21 (прототип).