utphuong_18
New Member
Download miễn phí Giáo trình Kiểm nhiệt tự động hóa - Phân tích khí
Phương pháp phân tích khítheođộ dẫn nhiệt của chất khí dựavào sự khác
nhau về độ dẫn nhiệt của các chất khí. Một chất khí ở điều kiện nhấtđịnh có một độ
dẫn nhiệt nhất định và độ dẫn nhiệt của hỗn hợp phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt của các
cấu tử. Bảng 5.1 cho độ dẫn nhiệt tương đối của một số chất khí so với không khí.
Phương pháp này thường dùng đểphân tích khí CO2, đôikhi dùng để phân tích khí SO2
.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Ch−ơng 5Phân tích khí
5.1. Khái niệm và ph−ơng pháp phân tích
5.1.1. Khái niệm
Trong luyện kim, nhiều quá trình công nghệ đ−ợc tiến hành trong môi tr−ờng
khí mà thành phần của chúng ảnh h−ởng lớn đến hiệu quả quá trình và chất l−ợng
sản phẩm. Phân tích khí nhằm xác định thành phần của một hay một số chất trong
hỗn hợp khí tác động lớn tới quá trình, các thành phần khí cần phân tích th−ờng là
O2, CO, SO2, CO2, H2, …
5.1.2. Ph−ơng pháp phân tích
Để phân tích khí có thể dùng nhiều ph−ơng pháp khác nhau, có thể phân thành
ba nhóm:
+ Phân tích hóa học.
+ Phân tích điện.
+ Phân tích quang phổ.
Ph−ơng pháp phân tích hóa học có −u điểm là cho kết quả chính xác nh−ng
thời gian phân tích lâu, công cụ cồng kềnh và dễ vỡ, th−ờng chỉ áp dụng tr−ờng hợp
đòi hỏi kết quả phân tích chính xác cao. Ph−ơng pháp phân tích điện, tuy cho kết
quả chính xác thấp nh−ng thời gian phân tích nhanh đáp ứng kịp thời yêu cầu công
nghệ. Trong ch−ơng này chủ yếu trình bày các ph−ơng pháp ứng dụng nhiều trong
công nghiệp nh− ph−ơng pháp phân tích điện và phân tích quang phổ.
5.2. Ph−ơng pháp phân tích điện
Ph−ơng pháp phân tích điện bao gồm: phân tích theo độ dẫn nhiệt, theo độ từ
thẩm, theo khả năng hấp thụ bức xạ ánh sáng… của chất khí cần phân tích.
5.2.1. Phân tích khí theo độ dẫn nhiệt của chất khí
Ph−ơng pháp phân tích khí theo độ dẫn nhiệt của chất khí dựa vào sự khác
nhau về độ dẫn nhiệt của các chất khí. Một chất khí ở điều kiện nhất định có một độ
dẫn nhiệt nhất định và độ dẫn nhiệt của hỗn hợp phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt của các
cấu tử. Bảng 5.1 cho độ dẫn nhiệt t−ơng đối của một số chất khí so với không khí.
Ph−ơng pháp này th−ờng dùng để phân tích khí CO2, đôi khi dùng để phân tích
khí SO2.
- 78 -
Bảng 5.1. Độ dẫn nhiệt t−ơng đối của các chất khí
Chất
khí
Không
khí O2 CO2 SO2 CO H2 CH4
Hơi
n−ớc
λ/λkk 1 1,01 0,6 0,34 0,96 7,0 1,27 1,3
Thiết bị phân tích khí theo độ dẫn nhiệt của chất khí có bộ phận cơ bản là một
buồng đo có dạng hình trụ bên trong căng một sợi dây bạch kim (hình 5.1).
1 2
D
d
Hình 5.1 Thiết bị đo khí theo độ dẫn nhiệt
1) Buồng đo 2) Dây bạch kim
Khi cho dòng không khí chuyển động chậm đi qua buồng đo, cấp điện để nung
nóng dây bạch kim sao cho nhiệt độ dây , khi đó nhiệt độ thành buồng
đo là t
C100t od =
b. Khi phân tích, cho dòng khí cần phân tích chuyển động qua buồng đo, do
độ dẫn nhiệt của khí cần phân tích khác không khí nên nhiệt độ dây bạch kim thay
đổi. Căn cứ độ sai lệch của nhiệt độ dây có thể xác định đ−ợc thành phần khí phân
tích.
Độ dẫn nhiệt của khí xác định theo công thức:
t.l.2
d
D
ln.Q
∆π=λ (5.1)
Trong đó:
D - đ−ờng kíng buồng đo.
d - đ−ờng kính dây bạch kim.
l - chiều dài dây.
t∆ - độ chênh lệch giữa nhiệt độ dây và nhiệt độ thành bình:
bd ttt −=∆ (5.2)
Loại bỏ các đại l−ợng ổn định ta có quan hệ )t(f d=λ .
- 79 -
Từ (5.1) và (5.2) ta có:
bd tl2
d
D
lnQ
t +λπ= (5.3)
Khi nhiệt độ dây thay đổi (th−ờng trong phạm vi ±5oC) thì điện trở của dây Rd
thay đổi theo, để đo nhiệt độ dây ng−ời ta dùng cầu cân bằng (hình 5.2). Cầu cân
bằng gồm hai điện trở so sánh R4 và R2, các điện trở R1 và R3 là hai buồng đo. Điện
trở Rp là điện trở điều chỉnh dòng đi qua các biến trở, R0 là điện trở điều chỉnh điểm
0.
R0
R4
R2
R3
R1
Rp
E G
Hình 5.2 Sơ đồ hệ thống phân tích khí CO2
Ph−ơng pháp này th−ờng dùng phân tích khí CO2, giới hạn đo 0 - 20 % CO2.
5.2.2. Phân tích theo sự cháy của cấu tử cần phân tích
Ph−ơng pháp phân tích khí theo sự cháy của cấu tử cần phân tích đ−ợc dùng để
phân tích tổng l−ợng khí (CO + H2).
Sơ đồ nguyên lý của thiết bị trình bày trên hình 5.3. ở đây R3 là buồng đo có
dây bạch kim đ−ợc nung nóng lên tới nhiệt độ 300 - 400oC.
mA
R0
R4
R2
R3
R1
Rp
E G
Hình 5.3 Sơ đồ hệ thống đo hỗn hợp khí CO + H2
- 80 -
Nguyên lý hoạt động: Khí cần phân tích đ−ợc dẫn qua buồng đo R3, nhờ xúc
tác bạch kim, xẩy ra phản ứng:
CO + H2 + O2 → CO2 + H2O + Q
Nếu hàm l−ợng (CO + H2) thay đổi 1% thì nhiệt độ dây thay đổi 125 - 150oC.
Thiết bị phân tích khí loại này cho kết quả chính xác không cao, sai số th−ờng
> 2,5%.
5.2.3. Phân tích khí theo độ từ thẩm của khí
Ph−ơng pháp phân tích khí theo độ từ thẩm của khí dựa trên tính chất từ của
các loại khí. Chất khí nào có độ từ thẩm lớn sẽ bị nam châm hút, còn chất khí nào có
độ từ thẩm thấp không chịu tác động của từ tr−ờng. Ph−ơng pháp này th−ờng dùng
để phân tích thành phần oxy trong hỗn hợp.
Bảng 5.2 Độ từ thẩm của chất khí (à) .
Khí O2 NO K.khí NO2 C2H2 He H2 N2 Cl2 CO
à 192 60,0 30,8 9 1 -0,0083 -0,164 -0,154 -0,6 0,84
Sơ đồ thiết bị phân tích trình bày trên hình 5.4a.
Uc
∼ 0,8V
Us
Rk
R
R6 R7
R1 R2
∼ 20V
ĐC
2
1
R6 R7
34
A
a) b)
Hình 5.4 Sơ đồ thiết bị phân tích khí theo độ từ thẩm
1) Sơ đồ cấu tạo buồng đo b) Sơ đồ hệ thống đo
Thiết bị đo gồm buồng đo hình tang trống (1) có hai cửa, cửa trên để dẫn khí
vào, cửa d−ới để dẫn khí ra. Trong buồng đo bố trí màn chắn (2), điện trở R6 và R7
- 81 -
bằng dây bạch kim, nam châm (3) và cực từ giả (4) có hình dáng giống với nam
châm (3) nhằm tạo ra sự đối xứng về truyền nhiệt.
Nguyên lý hoạt động: dòng khí cần phân tích đ−ợc dẫn vào buồng đo bị tấm
chắn (2) tách thành hai dòng. Dòng khí bên trái không chịu tác động của nam châm
đi dọc thành buồng đo tới cửa ra. Dòng khí bên phải chịu lực hút của nam châm (3)
đi qua điện trở R6 đã đ−ợc nung nóng sau đó tới cửa ra. Do dòng khí lạnh liên tục đi
qua, nhiệt độ điện trở R6 giảm. Căn cứ vào độ chênh nhiệt độ của điện trở R6 và R7
có thể xác định đ−ợc thành phần của khí cần phân tích.
Để đo độ chênh nhiệt độ dây sử dụng hệ thống đo có sơ đồ nh− hình 5.4b.
Phần (A) là buồng đo, R là biến trở đo, K là bộ khuếch đại, (ĐC) là động cơ xoay
chiều liên kết động với kim chỉ và con chạy của biến trở đo R. Các điện trở R6 và R7
của buồng đo đ−ợc nung nóng từ nguồn điện ∼20V. Khi ch−a cho dòng khí đi qua,
nhiệt độ của hai điện trở R6 và R7 bằng nhau do đó điện trở của chúng bằng nhau,
điều chỉnh R để cho . Khi đó cs UU = 0UUU cs =−=∆ , động cơ (ĐC) đứng yên và
kim chỉ chỉ 0. Khi cho dòng khí đi qua, nhiệt độ của điện trở R6 giảm xuống, Uc thay
đổi và ⇒ Sc UU ≠ 0UUU cs ≠−=∆ , chênh áp qua khuếch đại (K) cấp điện cho
động cơ (ĐC), động cơ quay kim chỉ và dịch con chạy của biến trở (R) cho đến khi
. cs UU =
Độ chính xác của kết quả phân tích phụ thuộc vào khoảng hàm l−ợng oxy,
trong khoảng từ 0 - 10% hay từ 0 - 21% sai số ±0,5%O2, còn trong khoảng từ 0 -
100% sai số ±1,25%O2.
5.2.4. Phân tích khí theo khả năng hấp thụ bức xạ
Phân tích khí theo khả năng hấp thụ bức xạ dựa trên hiện t−ợng hấp thụ có
chọn lọc các tia bức xạ của các chất khí, đặc biệt là bức xạ hồng ngoại. Ph−ơng pháp
này chủ yếu dùng phân tích khí CO2.
Sơ đồ nguyên lý của...