成分及物性分析.ppt
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1、成分及物性分析现在学习的是第1页,共94页第6章成分及物性分析6.1工业分析仪表概述6.2热导式气体分析仪6.3氧化锆氧分析仪6.4工业气相色谱仪6.5水分分析仪6.6可燃气体检测报警器6.7密度计6.8实训可燃气体检测器的应用与调校现在学习的是第2页,共94页6.1工业分析仪表概述6.1.1工业分析仪表的基本组成工业分析仪表一般由自动取样装置、预处理系统、检测器、信号处理及显示装置、整机控制系统等组成。图6-1工业分析仪表组成框图现在学习的是第3页,共94页6.1工业分析仪表概述6.1.2工业分析仪表的分类(1)光学式分析仪表(2)电化学式分析仪表(3)色谱式分析仪表(4)热学式分析仪表(5
2、)磁学式分析仪表现在学习的是第4页,共94页6.1工业分析仪表概述6.1.3工业分析仪表的应用(1)产品质量监督(2)工艺监督(3)安全生产(4)节约能源(5)污染监测现在学习的是第5页,共94页6.2热导式气体分析仪表6-1常见气体0时的导热系数、相对导热系数和导热系数的温度系数气体名称0时导热系数/1W/mK0时相对导热系数0100导热系数的温度系数/1/K空气24310000028H2173371300027N2242099600028O2245101300028Ar163068400030NH321708900048CO23509600028CO21460605000486.2.1热导
3、分析原理1.气体的导热系数现在学习的是第6页,共94页2.混合气体的导热系数3.热导分析原理的应用条件1)混合气体中除待测组分外,其余各组分的导热系数必须相同或十分接近。2)待测组分的导热系数对比其余组分的导热系数要有显著的差别。6.2热导式气体分析仪现在学习的是第7页,共94页6.2.2热导式气体分析仪的组成及工作原理1.热导池工作原理图6-2热导池的结构示意图6.2热导式气体分析仪现在学习的是第8页,共94页2.热导池结构形式图6-3热导池的结构形式示意图6.2热导式气体分析仪现在学习的是第9页,共94页(1)直通式中间为主气路,上下各以节流孔与测量室相通。(2)对流式测量室与主气路下端并
4、联相通,大部分被测气体由主气路排出,一小部分进入测量室。(3)扩散式在主气路设置测量室,被测气体通过扩散作用进入测量室,并与热丝进行热交换,再由主气路带走。(4)对流扩散式它是在扩散式结构基础上加一支气管路形成分流,以减少滞后。6.2热导式气体分析仪现在学习的是第10页,共94页3.测量桥路(1)单电桥测量桥路分单臂电桥测量桥路和双臂电桥测量桥路。说明:具有温度补偿功能,可克服或减小环境温度变化对测量的影响;通过改变参比气体百分含量,能改变分析仪的测量范围。图6-4单电桥测量桥路6.2热导式气体分析仪现在学习的是第11页,共94页(2)双电桥测量桥路图6-5双电桥测量电路6.2热导式气体分析仪
5、现在学习的是第12页,共94页6.2.3热导式气体分析仪的应用1.热导式分析仪的应用场合1)检测分析锅炉或加热炉烟道气中CO2的含量。2)检测分析化肥厂合成氨生产过程中循环气中H2的含量。3)检测分析硫酸及磷肥生产流程中SO2的含量。4)检测分析空气分离装置中Ar的含量。5)测定Cl2生产流程中Cl2中的含氢量,确保安全生产。6)测定制氢、制氧过程中,纯氢中的氧含量及纯氧中的氢含量。7)测定有机工业生产中,碳氢化合物中H2的含量。8)检测分析氢冷发电机组中H2、CO2的含量等等。6.2热导式气体分析仪现在学习的是第13页,共94页2.应用时应注意的问题1)最适合于检测二元混合气体(导热系数相差
6、较大的)中某一组分的含量。2)对于存在多组分背景气体的情况,即分析三元或三元以上的混合气体时,背景气体中各组分的导热系数必须很接近,否则测量误差太大,不易采用。3)必要时应对被测气体进行预处理,如除尘、除水、冷却、去除对分析有影响的干扰组分。4)不同结构形式的热导池对样气压力、流量的稳定性要求不同,要注意样气压力、流量变化所带来的影响;样气温度变化也会对热导池有影响,因此,分析仪在使用时环境温度应满足规定条件。6.2热导式气体分析仪现在学习的是第14页,共94页3.调校1)分析仪必须预热至热稳定后再进行校准。2)标准气体中背景气体的导热系数要与被测气体背景气体的导热系数相一致,否则应进行修正。
7、3)标准气体的流速要与工作时被测气体的流速相同。4)手动校准时,要考虑到气路中气流的置换及稳定时间要求。5)对分析仪的零点和量程需要重复校准。6)需要准确校准时,要多校几点。6.2热导式气体分析仪现在学习的是第15页,共94页6.3氧化锆氧分析仪6.3.1氧化锆检测氧含量的原理氧化锆是一种固体电解质金属锆的氧化物,它具有陶瓷的特性。氧化锆具有高温导电性。图6-6氧离子空穴形成示意现在学习的是第16页,共94页6.3氧化锆氧分析仪图6-7氧浓差电池原理氧浓差电池氧浓差电动势E现在学习的是第17页,共94页6.3氧化锆氧分析仪表6-2氧浓差电动势与氧含量关系氧的体积分数(%)氧浓差电动势/mV60
8、065070075080085010056896015634166676992731815049275209549157736055633720043864637488851395390564125039664193442046474863510230036233831403842464453466135033333524371539064097428840030823259343536123788396545028613024318833523516368050026632815296731203272342555024832626276829103052319460023202453258
9、5271828512984现在学习的是第18页,共94页6.3氧化锆氧分析仪表6-2氧浓差电动势与氧含量关系6502169229324182542266627907002030214622622379249526117501900200921182226233524448001779188119822084218622888501665176018551951204621419001557164617361825191420039501456153916221695179518721000135914371515159316701748现在学习的是第19页,共94页6.3氧化锆氧分析仪6.3.
10、2氧化锆氧分析仪的基本结构氧化锆氧分析仪由氧化锆探头和转换器(二次仪表)两部分组成。两者连接在一起的称为一体式结构,分开安装的称为分体式结构。图6-8分体式氧化锆氧分析仪现在学习的是第20页,共94页6.3氧化锆氧分析仪1.氧化锆探头图6-9氧化锆探头结构示意图1,2内外铂电极3,4铂电极引线5热电偶6A管7氧化锆管8电加热器9陶瓷过滤器现在学习的是第21页,共94页6.3氧化锆氧分析仪图6-10温度补偿式氧化锆探头示意图补偿式结构现在学习的是第22页,共94页6.3氧化锆氧分析仪图6-11部分补偿原理示意图补偿原理图6-12完全补偿原理示意图现在学习的是第23页,共94页6.3氧化锆氧分析仪
11、图6-13氧化锆氧分析仪电路系统框图2.转换器现在学习的是第24页,共94页6.3氧化锆氧分析仪转换器应解决的问题:(1)阻抗匹配问题(2)线性化问题(3)恒温控制问题6.3.3氧化锆氧分析仪的应用1.氧化锆探头选用及安装1)同类型分析仪应成套组装并使用,不可互换。2)探头应安装在烟气流通良好、流速较快一些的位置。3)探头尽量安装在无机械振动的地方。现在学习的是第25页,共94页6.3氧化锆氧分析仪4)探头安装方式的选择一般根据炉子结构和炉膛工作状态决定。图6-14直插式氧化锆探头安装方式5)安装探头时不要碰坏探头头部的过滤器,注意密封。6)探头应避免高辐射热、高辐射蒸汽、腐蚀性气体的影响。7
12、)探头安装位置应保证足够的维护空间。现在学习的是第26页,共94页6.3氧化锆氧分析仪2.氧化锆氧分析仪应用时应考虑的问题(1)氧化锆头温度测量误差(2)被测气体中含有其他气体(3)参比气体和被测气体温度和湿度变化(4)样气流量大小现在学习的是第27页,共94页6.3氧化锆氧分析仪3.日常维护1)经常巡回检查仪表工作是否正常,一旦出现异常,及时查找原因,判断故障并处理之。2)根据要求定期清洗探头有关部件。3)停炉时,应等炉停后再关仪表;开炉前线开仪表。4)定期对分析仪进行校准。5)记录好仪表的运行档案。现在学习的是第28页,共94页6.4工业气相色谱仪6.4.1气相色谱基本原理图6-15气相色
13、谱分析流程图现在学习的是第29页,共94页6.4工业气相色谱仪1.分离原理图6-16混合物分离过程示意现在学习的是第30页,共94页6.4工业气相色谱仪2.色谱图及主要参数(1)基线(2)保留时间(tR)(3)死时间(tM)(4)校正保留时间(t)(5)峰高(h)(6)峰宽(Y)(7)半峰宽(Y1/2)(8)峰面积(A)图6-17色谱图及主要参数现在学习的是第31页,共94页6.4工业气相色谱仪图6-18重叠峰的色谱图分离效果现在学习的是第32页,共94页6.4工业气相色谱仪图6-19工业气相色谱仪组成框图6.4.2工业气相色谱仪的组成现在学习的是第33页,共94页6.4工业气相色谱仪1.气路
14、系统2.采样系统3.分析器(1)自动进样阀系统图6-21常见气体进样阀外形图现在学习的是第34页,共94页6.4工业气相色谱仪图6-226通平面转阀定量取样、进样过程(2)色谱柱系统1)色谱柱类型 填充式色谱柱;毛细管式色谱柱2)色谱柱系统和柱切换技术。现在学习的是第35页,共94页6.4工业气相色谱仪(3)检测器1)热导式检测器(TCD)。图6-23热导式检测器现在学习的是第36页,共94页6.4工业气相色谱仪图6-24氢火焰离子化检测器结构原理图2)氢火焰离子化检测器(FID)。现在学习的是第37页,共94页6.4工业气相色谱仪(4)恒温箱恒温箱又称恒温炉或色谱柱箱,其内部有进样阀、柱切阀
15、、色谱柱、检测器等。4.控制器(1)控制系统控制系统由程序控制系统和温度控制系统组成。(2)数据处理及记录系统检测器输出的信号经放大器转换放大后,由微型计算机进行数据处理,然后送给记录仪记录,得到由不同峰值组成的色谱图,或者送打印机打印出各组分的浓度值含量。现在学习的是第38页,共94页6.4工业气相色谱仪6.4.3气相色谱的定性和定量分析1.定性分析(1)保留时间法(2)加入纯物质法2.定量分析(1)归一化法(2)外标法图6-25组分含量和峰面积(或峰高)关系标准曲线现在学习的是第39页,共94页6.4工业气相色谱仪6.4.4工业气相色谱仪的应用1.安装要求1)色谱仪运至现场应进行一次全面检
16、查。2)取样部件的安装位置应选择在压力稳定、能真实反映被分析物质变化和具有代表性的地方,并保证所取样品的单相性。3)色谱仪与取样装置之间的距离尽可能近。4)采样管路必须洁净、干燥。5)汽化样品的采样管路应采取伴热措施,以防气样冷凝。6)用于样品排放(或回收)的管路应畅通,管口处在安全可靠位置。现在学习的是第40页,共94页6.4工业气相色谱仪2.色谱仪的维护(1)日常维护检查色谱仪的运行状态,一般每12天检查一次。(2)月检修检查色谱仪的运行状态,对色谱仪进行校准,并检查各种运行表格,查看分析结果及色谱图。(3)年检修根据色谱仪一年的运行情况对各种气体管路、出口及排污口进行清洁,对色谱柱进行活
17、化处理或更换,对样品处理系统进行检修,必要时对检测器及电气控制电路板进行检修。现在学习的是第41页,共94页6.4工业气相色谱仪3.色谱仪的校准1)将标准气接入色谱仪对其进行分析,产生一组分析结果。2)在控制器上将操作画面切换到校准画面,并选择刚刚分析产生的结果。3)按序输入当前标准气的各组分含量并存储,色谱仪将采用本次标准气的分析数据结果自动修改校正因子。4)退出校准操作画面,完成校准。现在学习的是第42页,共94页6.5水分分析仪6.5.1湿度和水分的定义及表示方法气体中水蒸气的含量定义为湿度(Humidity),物质中水的含量定义为水分(Moisture)。一般习惯上就将液体及固体物质中
18、水的含量称为水分。1.气体的湿度(1)绝对湿度(dv)在一定的温度和压力条件下,每单位体积湿气体中所含水蒸气的质量。单位:kg/m3。(2)相对湿度(U)湿气体中水蒸气的摩尔分数与相同温度和压力条件下饱和水蒸气的摩尔分数之百分比。单位:RH。现在学习的是第43页,共94页6.5水分分析仪(3)体积百分比水蒸气在湿气体中所占的体积百分比。单位:V。(4)露点温度在一定压力下将气体冷却,当气体中的水蒸气冷凝成水并达到相平衡状态时的气体温度即为气体的露点温度。单位:或。2.液体及固体的水分 通常以物质中所含水分质量与总质量之百分比来表示。现在学习的是第44页,共94页6.5水分分析仪6.5.2微量水
19、过程分析仪1.电容式微量水分析仪(1)检测原理由含水介质构成的平板电容器,当介质中的含水量变化时,就会使其介电常数发生改变,引起电容器电容量的变化。现在学习的是第45页,共94页6.5水分分析仪图6-27氧化铝传感器探头外形图(2)传感器探头结构图6-26氧化铝湿敏传感器结构示意图现在学习的是第46页,共94页6.5水分分析仪(3)分析仪主要功能分析仪主要包括模数转换、信号处理、控制运算、通信接口、键盘及显示器等部分。(4)技术性能)测量范围:8020露点(可扩展至11060露点)。)测量准确度:2露点(6560露点范围);3露点(11066露点范围)。)重复性:0.5露点(6560露点范围)
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