Термокондуктометрическая ячейка Советский патент 1982 года по МПК G01N27/18 

1

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может бып использовано при создании газоанализаторов по теплопроводности.

Известна термокондуктометрическая ячейка в газоанализаторе по теплопроводности, представляющая заключенную в камеру металлическую спираль. Спираль, нагреваемая электрическим , током, приобретает температуру теплового равновесия, определяемую теплопередачей от спирали к стенке 1 амеры, в основном, за счет теплопроводности анализируемого газа, присутствующего в камере и температуры стенок камеры. Спираль обычно заделывается в стеклянную оболочку, защищаемую ее от химического взаимодействия с анаг пизируемым газом. Газоподвод в ячейку осуществляется с торца камеры, при этом длительность переходного процесса не всегда удовлетворяет требованиям быстродействия 1.

Известен подвод анализируемого газа в камеру по всей длине Г2.

В обоих указанных случаях может возникать свободная конвекция, сказывающаяся на точности измерений.

Наиболее близкой к предлагаемой является термокондуктометрическая ячейка, содержащая образованный остеклованной металлической спиралью стержень, помещенный в цилиндрическую

10 камеру с проницаемыми для анализируемого газа боковыми стенками ЗЦ.

Недостатком этой термокондуктометрической ячейки является значительная зависимость показаний газоанализато15ров, в которых применяются эти ячейки, от колебаний давления газовых сме сей. Поэтому погрешность при колебаниях давления составляет значительную часть суммарной дополнительной

20 погрешности измерения газоанализатоРа. Существенное уменьшени.е погрешности, обусловленной колебаниями давления, актуально при создании высоко3точных, на уровне образцовых, термо кондуктометрических газоанализаторо Установка с этой целью регулято эов давления значительно усложняет схем газоанализатора, увеличивает его га бариты и ухудшает динамические хара теристики. Кроме того, из-за наличи конвективной составляющей теплообме показания газоанализаторов существе ным образом зависят от пространстве ного положения ячеек, ,что н акладыва ет ограничения на применение этих г зоанализаторов в условиях нефиксиро ванного пространственного положения UeJib изобретения - повышение точ ности измедения за счет устранения конвективной составляющей теплообмена и тем самым влияния давления анализируемого газа и пространствен ного положения. Для достижения указанной цели в термокондуктометрической ячейке, содержащей образованный остеклованной 1eтaлличecкoй спиралью стержень помещенный в цилиндрическую камеру с проницаемыми для анализируемого газа боковыми стенками, стержень (ен коаксиальными кольцевыми ребрами. Известно, что хотя в довольно широких пределах (0,2-10 бар) теплопроводность газа не зависит от его давления, давление влияет на работу газоанализатора. Это влияние является следствием воздействия давления на конвективную составляющую теплопередачи от стержня к стенке камеры измерительной ячейки. Конвективная составляющая определяется как конструктивными параметрами (соотношением диаметров и длин измерительной камеры и стержня), так и теплофизическими свойствами анализируемого газа. Уменьшить свободную конвекцию можно путем уменьшения диаметра камеры, но при этом снижается температура спирали, что проявляется в виде падения иувствительности ячейки, Оребрение стержня позволяет устранить возможность р вития свободно конвективного потока в камере при со хранении на прежнем уровне чувствительности ячейки. На фИ|. I изображено устройство термокондуктометрической ячейки вариант подвода газа по боковой стенке через систему отверстий; на фиг.2 то же, вариант подвода газа по боковой стенке через пористую спираль. 4 Термокондуктометрическая ячейка содержит металлическую спираль 1, покрытую стеклянной оболочкой и образующую стержень 2 . На стержне выполнены коаксиальные кольцевые ребра 3Стержень 2 помещен в цилиндрическую камеру 4 с проницаемыг-1и для газа боковыми стенками. Газоподвод осуществляется через систему отверстий 5 в стенке 6 или через пористую, например, металлокерамическую стенку 7При работе ячейки после ее разогрева ребра 3 на стержне 2 препятствуют развитию свободно-конвективного потока, особенно при расстоянии между ребрами меньшим ширины зазора между стенкой камеры и стержнем. Ширина зазора в данной системе теплообмена является определяющим размером для расчетов конвективного теплового потока. Анализируемый газ, проходя через боковые стенки, попадает в ячейку, В зависимости от теплопроводности газа, а следовательно, от его состава температура спирали изменяется. Зазор между торцом ребра и стенкой камеры выбирается достаточным для диффузного газообмена между образовавшимися в результате оребрения стержня полостями. Независимость от давления анализируемого газа весьма актуальная задача для газоанализаторов по теплопроводности повышенной точности. Устранение влияния пространственного положения облегчает использование газоанализаторов по теплопроводности на подвижных объектах без строго фиксированной пространственной ориентации . в Формула изобретения Термокондуктометрическая ячейка, содержащая образованный остеклованной металлической спиралью стержень, поме1ценный в цилиндрическую камеру с проницаемыми для анализируемого газа боковыми стенками,отличающая с я тем, что, с целью повышения точности измерения, стержень снабжен коаксиальными кольцевыми ребрами. Источ ики информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Тхоржевский В.П. Автоматический анализ химического состава газов. М., Химия, 1969, с 49-52. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл, G 01 N 27/18, 1978. 3.Паеленко В.А. Газоанализаторы М-Я. , Машиностроение , 19б5, с. 323 (прототип).

f-

Фиг.1

Фиг. 2