气体成分分析仪表_10_2

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1、气体成分分析仪表一、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气体成分分析仪表的组成框图采样装置预处理系统采样系统传感器信号放大和处理单元显示单元控制单元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二、氧量分析仪在锅炉燃烧系统中，为了确定燃烧的状况并计算燃烧的效率，必须测量烟道气中O2、CO2、CO等气体的含量，其中氧含量最为重要20世纪60年代出现目前广泛使用的氧化锆（ZrO2）测氧仪表结构简单、性能稳定、反应

2、迅速，是目前较为常用的在线氧量分析仪表1．氧化镐氧化镐在常温下具有单斜晶体结构。当温度升高到1500℃变为立方晶体。氧化钙固溶在氧化锆中，其中Ca＋2置换了Zr＋4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固体电解质氧化镐法2．氧浓差电势R——理想气体常数，R=8.314J/（mol·K）；T——气体的热力学温度，K；n——一个氧分子所得的电子数。n=4；F——法拉第常数，F=96487C/molPA——参比气体（氧气）的氧分压；PC——烟气

3、的氧分压。mV3．注意事项（1）采取温度补偿或恒温装置；（2）使用中保持被测气体与参比气体压力相等；（3）保证高温，因为只有高温才便于检测浓差压力。（4）氧化镐材料致密性要好；（5）显示仪表必须具有很高的输入阻抗（因为氧化镐材料的阻抗很高）。1230系列氧化锆测氧探头1000型氧分析仪（变送器）三、热导式气体分析仪1.检测原理混合气体总导热率随被测组分的含量而变化的原理制成的分析仪器。表征物质导热能力大小的物理参数是导热系数λ，λ越大，说明该物质容易导热，反之不易导热根据传热学理论，在温场中的介质传导的热流量设在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米、面积为1平方米的平行平面,这

4、两个平面的温差为1°K,则在1秒内从一个平面传到另一个平面的热量就规定为该物质的热导率,其单位为瓦特/米·开。各类物质的热导率〔W/(m·K)〕的大致范围是：金属为50～415，合金为12～120，绝热材料为0.03～0.17，液体为0.17～0.7，气体为0.007～0.17。实验证明，对于混合物，其导热系数λ可用下式计算其中λi—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设待测组分的浓度为c1，热导率为2.热导检测器（热导池）热导式气体分析仪由传感器(热导池)、测量电路、显示单元、电源和温度控

5、制器组成1-腔体；2-电阻丝；3-支承架；4-绝缘；5-引线；6-气体出口；7-气体入口设电阻丝在0℃时的电阻值为R0，通以电流后，电阻丝产生热量并向四周散热当电阻丝的温度上升到tn时，电阻的阻值也变为Rn，电阻和温度的关系可近似为：电阻丝通以电流时，根据焦耳定律可得单位时间内产生的热量为：电阻丝在单位时间内通过气体的传导热量为：热平衡时，电流通过电阻丝产生的热量和电阻丝通过气体传导散失的热量相等，即，可得：测量电路被测气体浓度的变化，经过热导池检测器变成了电阻丝阻值的变化，阻值的变化可采用电桥来进行测量。实际常用的测量电路有两种：(1)直流单桥测量线路(2)交流双桥测量线路(

6、1)直流单桥测量线路稳压器供电的直流单桥测量线路(2)交流双桥测量线路热导式气体分析仪的应用能够测量的气体种类很多，如H2，CO2，NH3，Cl2，Ar，He，SO2，H2中的O2，O2中的H2，N2中的H2等；测量范围宽，待测组分含量在0%~100%测量范围内均可使用。①测量特定环境空气中的H2，CO2含量；②在电解法制氢、制氧设备中，用来分析纯氢中的氧，或纯氧中的氢，以确保安全生产，防止爆炸；③化肥厂合成氨生产中，测定循环气体中的氢气含量；④测定氯气中的含氢量，以确保安全生产；⑤测定特殊的保护气氛中氢气的含量（如氢冷发电机中氢气的纯度），或纯氮气脱氧工艺过程中的氢气含量；⑥

7、测定空分设备中、粗氩馏分中Ar气的含量；⑦测定硫酸厂和磷肥厂流程气体中的SO2含量；⑧测定金属材料在热处理过程中的氨气分解率，以控制热处理过程。红外式气体分析仪在科学研究、生产过程、军事和医疗中，红外检测方法一直被关注和重视，当入射红外辐射的频率与分子的振动频率相同时，红外辐射就会被气体分子所吸收，引起辐射的衰减工业红外式气体分析仪主要用于测量CO、CO2、CH4、C2H4等气体的含量光源：直径约0.5mm的镍铬丝。此镍铬丝被加热到600~1000℃，此时光源辐射的红外线波长范围约为2~10