成分分析儀表

1、第四章 成分分析儀表 成分是指混合氣體或液體中的各個組分，成分檢測的目的是要確定某一或全部組分在混合氣體或液體中所占地百分含量。例:在鍋爐燃燒系統(tǒng)中，為了確定爐子燃燒狀況，計算燃燒效率，要求知道煙道氣中 、CO、 等氣體的含量。2O2CO圖41 常用分析儀表 成分參數(shù)的檢測方法主要有： 化學式化學式 物理式物理式 物理化學式物理化學式等 其中化學式和物理式檢測方法是利用被測樣品中待測組分的某一化學或物理性質(zhì)比其它組分有較大差別這一事實工作的。 【例41 】氫氣的導熱系數(shù)比其它氣體大得多，由此構(gòu)成的熱導式檢測方法可檢測混合氣體中的氫含量；【例42 】氧氣的磁化率是一般氣體的幾十倍以上，利用這一性

2、質(zhì)構(gòu)成的熱磁式檢測方法可檢測氧氣的含量。 物理化學式物理化學式檢測方法主要是根據(jù)待測組分在特定介質(zhì)中表現(xiàn)出來的物理化學性質(zhì)的不同來分析待測組分的含量?！纠?3】利用氧化鋯電解質(zhì)構(gòu)成濃差電池用來測量氧含量；利用色譜柱可將被測樣品中各組分進行分離等。 半導體氣敏檢測元件，由金屬氧化物半導體材料制成，不同的氧化物材料對氣體的敏感作用是不一樣的。因此可以用來檢測不同的氣體組分。 1 1 熱導式檢測技術(shù)熱導式檢測技術(shù) 熱導式檢測技術(shù)是根據(jù)待測組分的導熱率與氣體組分的導熱系數(shù)有明顯的差異這一特性工作的。當被測氣體的待測組分含量變化時，將引起導熱系數(shù)變化，通過導熱池，轉(zhuǎn)換成電熱絲電阻值的變化，從而間接地得到

3、待測組分的含量。利用這一原理制成的儀表稱為熱導式氣體分析儀。表41 某些氣體在0時導熱系數(shù)（ ）和相對導熱系數(shù)（ ）氣體00時對空時對空氣導熱系數(shù)氣導熱系數(shù)00時導熱時導熱系數(shù)系數(shù)氫氣0.1741 7.130氮氣0.02350.964甲烷0.03221.318一氧化氮0.02190.897氧氣0.02471.013氨氣0.01500.614空氣0.02440.998二氧化碳0.01610.658000A氣體00時導熱系時導熱系數(shù)數(shù)00時對空時對空氣導熱系數(shù)氣導熱系數(shù)一、檢測原理一、檢測原理 表征物質(zhì)導熱能力大小的物理量是導熱系數(shù)，越大，說明該物質(zhì)傳熱速率越大，更容易導熱。不同的物質(zhì)，其導熱系數(shù)

4、是不一樣的。即使同一種氣體，其導熱系數(shù)不是固定不變的，它隨溫度的升高而增大。 對于由多種組分組成的混合氣體，若彼此之間無相互作用，實驗證明其導熱系數(shù)可近似由下式計算： iniic1（41） 式中 為混合氣體中第i組分的導熱系數(shù)， 為混合氣體中第i組分的濃度。 設待測組分的濃度為 ,其相應的導熱系數(shù)為 ；混合氣體中的其它氣體組分的導熱系數(shù)近似相等，即： 。利用式（41），可測得待測氣體濃度與混合氣體的導熱系數(shù)之間的關(guān)系： iic1c1n.322121c上式表明，當待測組分濃度變化時，將引起導熱系數(shù)的變化，如果測得，即可求得待測組分的濃度。 （42）式（42）成立的條件是： 混合氣體中除待測組分外

5、，其它各組分的導熱系數(shù)應大致相同或是否接近； 待測組分的導熱系數(shù)與氣體組分的導熱系數(shù)要有顯著的差別，差別越大，測量的靈敏度越高。 從表41可以看出，氫氣的導熱系數(shù)一般是其它氣體的幾倍，而二氧化碳、二氧化硫比其它氣體的導熱系數(shù)明顯要小得多，因此從理論上講，熱導式檢測技術(shù)可用于氫氣、二氧化硫及二氧化碳等氣體在某一混合氣體中所占濃度的測量。二、熱導監(jiān)測器二、熱導監(jiān)測器 熱導監(jiān)測器也稱熱導池。由于氣體的導熱系數(shù)都比較小，一般不能進行直接測量。熱導池的作用是將氣體的導熱系數(shù)的大小及其變化轉(zhuǎn)換成熱導池中熱電絲的電阻值的變化，以變進行測量。 熱量平衡時，電阻絲產(chǎn)生的熱量與通過氣體傳導散失的熱量相等。當電阻絲初始電阻、溫度和電阻絲上的電流及電阻絲的幾何尺寸為一定時，電阻絲的阻值與為單值關(guān)系。如果愈大，說明散熱條件越好，則熱平衡時電阻絲的的溫度也越低，導致電阻絲電阻值愈小，檢測出電阻絲的阻值變化，可以測量導入系數(shù)。圖42 熱導池結(jié)構(gòu) 三、熱導式氣體分析儀的測量橋路三、熱導式氣體分析儀的測量橋路 在熱導式氣體分析器中，由于待測組分氣體的含量變化引起電阻值的變化，這就可以通過電橋進行測量。圖43中，熱導池的電阻絲作一個測量橋臂，其它各臂為固定電阻。問題：問題：在流經(jīng)電阻絲的電流I有所波動或外界溫度變化條件下，影響電阻絲傳熱，對測量結(jié)果有