【教学课件】第六章气体成分分析仪表与系统.ppt
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1、过程检测系统过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第六章 气体成分分析仪表与系统一、概述一、概述目的是分析各种气体混合物中各组分的含量或其中某一组分的含量 气体成分的检测特点:和温度、压力不一样,一般有一个取样系统,取出被测样品,由过滤器,分离,冷却器和抽吸设备等组成过程检测系统过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第六节 气体成分分析仪表气体成分分析仪表的组成框图 采样装置预处理系统气体成分分析仪表的组成框图采样系统传感器信号放大和处理单元显示单元控制单元过程检测系统过程检测系统检测控制仪表与装置检测
2、控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第六章 气体成分分析仪表与系统按测量原理分类主要有电化学式热学式光学式射线式磁学式色谱式电子光学式和离子光学式过程检测系统过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第六章 气体成分分析仪表与系统二、氧量分析仪二、氧量分析仪 工作原理利用氧化锆电解质作传感器,测量混合物气体中氧气的含量氧化锆(ZrO2)是一种陶瓷固体电解质,在高温下有良好的离子导电特性。作为氧含量检测用的氧化锆一般都掺入一定量(通常15%)的化学CaO(也可以Y2O2)作为稳定剂,经高温焙烧后则形成稳定的萤石型立方晶系过程检测系统过程检测
3、系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第六章 气体成分分析仪表与系统氧化钙固溶在氧化锆中,其中Ca2置换了Zr4的位置,而在晶体中留下了氧离子空穴。空穴的多少与掺杂量有关如果在一块ZrO2电解质的两侧分别附上一个多孔铂电极,若两侧气体的含氧量不同,则在两电极间就会出现电势,该电势称为浓差电势过程检测系统过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第六章 气体成分分析仪表与系统在电池的正极:在电池的负极:电池反应:浓差电势的大小可由能斯特公式决定:pR为参比气体氧分压,一般用空气作参比气体,则pR21000Pa(视地区
4、环境不同)过程检测系统过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第六章 气体成分分析仪表与系统氧化锆探头和变送器氧化锆氧含量测量的检测器有各种的形式(形状)在氧化锆检测器中,最重要的是控制氧化锆的工作温度:一般检测器中均有恒温控制装置,以保证氧化锆工作在恒定的温度;另一方面,还要选取合适的温度值氧化锆探头过程检测系统过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第六章 气体成分分析仪表与系统三、热导式气体分析仪三、热导式气体分析仪 检测原理基于待测组分的导热系数被测气体中其它组分有明显的差异表征物质导热能力大小的物
5、理参数是导热系数,越大,说明该物质容易导热,反之不易导热过程检测系统过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第六章 气体成分分析仪表与系统实验证明,对于混合物,其导热系数可用下式计算 其中i第i组分的导热系数 Ci第i组分所占的百分含量由于氢气的导热系数是其他气体的好多倍的缘故,所以这方法最适合用于氢气含量的检测 过程检测系统过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第六章 气体成分分析仪表与系统热导式气体分析仪热导式气体分析仪由传感器(常称为热导检测器或热导池)、测量电路、显示单元、电源和温度控制器等组成。
6、热导池是将混合气体 的导热系数的变化转换 为电阻值变化的关键部件 热导池结构 过程检测系统过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第六章 气体成分分析仪表与系统0时的电阻值为R0,通过电流I后,电阻丝产生热量并向四周散射,由于气体流量很小,气体带走的热量可忽略。热量主要是通过气体传向气室壁。设气室壁温度tc恒定(一般都设置有恒温装置),电阻丝达到热平衡时的温度为tn,电阻丝通以恒定电流I0,则电阻丝的散热为 而电阻丝产生的热量为 过程检测系统过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第六章 气体成分分析仪表与
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