Так как магнитные свойства смеси зависят от содержания в ней кислорода, то и интенсивность потока магнитной конвекции, охлаждение резистора R1, величина его сопротивления зависят также от содержания кислорода в газовой смеси. Нагретая газовая смесь, двигаясь по трубопроводу 7, диффундирует в камеру, где расположен резистор R2. Вследствие этого сопротивление его повышается.
Для обеспечения одинаковых условий теплоотдачи резистор R2 размещен внутри немагнитного блока б, имеющего ту же конфигурацию, что и постоянный магнит 5. Приемник газоанализатора имеет двухмостовую измерительную схему с самоуравновешиванием.
Отклонение мостовой схемы (на рис. 3.39 не показана) от равновесия устраняется перемещением контакта по резистору. При наличии в газовой смеси кислорода происходит разбаланс мостовой схемы. Напряжение разбаланса пропорционально содержанию кислорода в газовой смеси.
Газоанализаторы на кислород типа МН-5106 имеют пределы измерения 0 -10 % О2, при предельной погрешности измерения 0,25 % O2, а типа МН-5130 при нулевом нижнем пределе измерения имеют верхние 0,5; I; 2; 5; 10; 21; 50 %, при этом предельная погрешность зависит от диапазона измерения и находится в пределах от 2 до 10% нормирующего значения. Газоанализаторы МН могут иметь безнулевую шкалу с пределами измерения 50-100 % и 80-100 % O2. Время установления выходного сигнала находится в пределах 0,5 - 1,5 мин.
Принцип действия термокондуктометрических газоанализаторов основан на использовании зависимости теплопроводности анализируемой газовой смеси от концентрации в ней анализируемого компонента. Анализ газовой смеси по теплопроводности можно проводить только для такого компонента, теплопроводность которого резко отличается от теплопроводности других компонентов (например, относительная теплопроводность диоксида углерода 0,605, водорода -7,15, сернистого газа - 0,35).
Тепловые газоанализаторы получили в основном распространение как газоанализатор ры на диоксид углерода СO2 и водород Н2. Если теплопроводность какого-либо компонента газовой смеси резко отличается от теплопроводности других компонентов, то теплопроводность смеси в основном определяется концентрацией этого компонента. Измерение теплопроводности газовой смеси в газоанализаторах основано на том, что температура, а следовательно, и электрическое сопротивление проводника, нагреваемого постоянным током, зависят от теплопроводности среды, в которой расположен проводник. Чувствительным элементом большинства термокондуктометрических газоанализаторов является проводник из платиновой проволоки нагреваемый током и помещенный в специальную измеритель камеру, где он омывается анализируемой смесью.
Принцип действия прибора представлен на рисунке (рис. 3.40).
Приемник газоанализатора имеет два моста: рабочий РМ и сравнительный СМ. Рабочий мост образован резисторами R1, R2, R3, R4, выполненными из платиновой проволоки. Чувствительные элементы R1 и R3 находятся в камерах, через которые проходит анализируемая газовая смесь, предварительно очищенная от водорода и сернистого газа. Резисторы R2 и R4 расположены в двух других камерах, заполненных воздухом. С диагонали а-b рабочего моста снимается напряжение разбаланса. При отсутствии СO2 в анализируемой газовой смеси рабочий мост РМ находится в равновесии, так как теплопроводность остальных компонентов газовой смеси равна теплопроводности воздуха.
При наличии в анализируемой газовой смеси СO2 условия теплоотдачи в камерах рабочего моста будут неодинаковы. Так как теплопроводность СO2 почти в два раза меньше теплопроводности воздуха, то платиновые нити нагреваются до более высокой температуры, чем резисторы R2 и R4, расположенные в камерах, заполненных воздухом. Вследствие этого сопротивления R1 и RЗ увеличиваются, и создается разбаланс мостовой схемы. Разбаланс мостовой схемы, а следовательно, и напряжение разбаланса пропорциональны содержанию СO2 в анализируемой газовой смеси. Сравнительный мост образован резисторами R5, R6, R7, R8. Чувствительные элементы R6, R8 находятся в закрытых камерах, заполненных воздухом, что соответствует начальному значению шкалы вторичного прибора. Резисторы R5, R7 находятся в камерах с концентрацией, соответствующей верхнему пределу измерения. Реохорд R вторичного прибора включен в диагональ b - d на напряжение разбаланса.
В качестве вторичных приборов, работающих в комплекте с приемником газоанализатора TP, используется электронный прибор, выполненный на базе уравновешенных автоматических мостов КСМ.
В промышленности строительных материалов получил распространение газоанализатор ТП-2221М, предназначенный для измерения объемной концентрации диоксида углерода в многокомпонентных сухих газовых смесях, содержащих кроме диоксида углерода азот, кислород, оксид углерода, водород, аргон, гелий и метан в концентрациях, исключающих образование взрывоопасных смесей.
Метан обычно присутствует в продуктах горения в незначительном количестве и существенного влияния на теплопроводность газовой смеси не оказывает. Наличие водорода в продуктах горения приводит к значительному искажению (уменьшению) результата измерения содержания СO2, так как теплопроводность Н2 велика (1,15). Поэтому в комплект устройства для подготовки газовой смеси к анализу и транспортировки ее входит специальная печь для дожига водорода. Сернистый газ, имеющий теплопроводность, отличную от теплопроводности других компонентов (0,35), удаляется с помощь фильтра, заполненного обезжиренной стальной (железной) стружкой и некоторым объемом воды. Температуру и влажность газовой смеси стабилизируют с помощью водяного холодильника. Основная погрешность измерения газоанализаторов ТП - 2,5; 3,0 %.
3.11. Измерение влажности газов и твердых тел
3.11.1. Психрометры
Приборы для измерения влажности, в основе которых лежит психрометрический метод измерения влажности, называют психрометрами. Простейшим прибором является неавтоматический психрометр, предназначенный для определения влажности воздуха. Он состоит из двух стеклянных термометров, закрепленных на общем основании. Один из термометров («сухой») измеряет темпера воздуха, влажность которого определяется. Термобаллон другого термометра («влажного») непрерывно увлажняется. При испарении влаги с поверхности «влажного» термометра температура его понижается. Между «сухим» и «влажным» термометрами возникает так называемая психрометрическая разность - разность их показаний. Относительная влажность φ в зависимости от психрометрической разности температур (tС - tB) может быть выражена уравнением
где φ - относительная влажность, %;
РB- давление паров, насыщающих контролируемую среду при температуре tB «влажного» термометра;
РC- давление паров, насыщающих контролируемую среду при температуре tС «сухого» термометра;
А - постоянная психрометра;
Р- атмосферное давление.
При постоянных значениях РB , РC , А , Р, относительная влажность зависит только от разности температур «сухого» и «мокрого» термометров. По психрометрическим таблицам, на основании показаний «сухого» и «влажного» термометров, определяют влажность.
Этот принцип положен в основу работы автоматического психрометра ПЭ. В комплект психрометра (рис. 3.41)
входят измерительный преобразователь 10, вторичный прибор 6, вытяжное устройство, бачок для воды 5.
