«Газоанализаторы»

Газоанализаторы в словарях и энциклопедиях

Зарегистрироваться на сайте Подробнее
Значение слова «Газоанализаторы»

Источники

  1. Большая Советская энциклопедия
  2. Химическая энциклопедия
  3. Юридическая энциклопедия

    Большая Советская энциклопедия

    приборы для определения качественного и количественного состава смесей газов. Различают Г. ручного действия и автоматические. Среди первых наиболее распространены абсорбционные Г., в которых компоненты газовой смеси последовательно поглощаются различными реагентами (см. Газовый анализ).Для полного анализа многокомпонентных газовых смесей широко пользуются Г. Всесоюзного теплотехнического института. Автоматические Г. непрерывно измеряют какую-либо физическую или физико-химическую характеристику газовой смеси или её отдельных компонентов. По принципу действия автоматические Г. могут быть разделены на 3 группы: 1) приборы, основанные на физических методах анализа, включающих вспомогательные химические реакции. При помощи таких Г., называемых объёмно-манометрическими или химическими, определяют изменение объёма или давления газовой смеси в результате химических реакций её отдельных компонентов.

    2) Приборы, основанные на физических методах анализа, включающих вспомогательные физико-химические процессы (термохимические, электрохимические, фотоколориметрические, хроматографические и др.). Термохимические, основанные на измерении теплового эффекта реакции каталитического окисления (горения ) газа, применяют главным образом для определения концентраций горючих газов (например, опасных концентраций окиси углерода в воздухе). Электрохимические позволяют определять концентрацию газа в смеси по значению электрической проводимости раствора, поглотившего этот газ. Фотоколориметрические, основанные на изменении цвета определённых веществ при их реакции с анализируемым компонентом газовой смеси, применяют главным образом для измерения микроконцентраций токсичных примесей в газовых смесях — сероводорода, окислов азота и др. Хроматографические наиболее широко используют для анализа смесей газообразных углеводородов (см. также Хроматография, Хроматографы).

    3) Приборы, основанные на чисто физических методах анализа (термокондуктометрические, денсиметрические, магнитные, оптические и др.). Термокондуктометрические, основанные на измерении теплопроводности газов, позволяют анализировать двухкомпонентные смеси (или многокомпонентные при условии изменения концентрации только одного компонента). При помощи денсиметрических Г., основанных на измерении плотности газовой смеси, определяют главным образом содержание углекислого газа, плотность которого в 1,5 раза превышает плотность чистого воздуха. Магнитные Г. применяют главным образом для определения концентрации кислорода, обладающего большой магнитной восприимчивостью (См. Магнитная восприимчивость).Оптические Г. основаны на измерении оптической плотности, спектров поглощения или спектров испускания газовой смеси. При помощи ультрафиолетовых Г. определяют содержание в газовых смесях галогенов, паров ртути, некоторых органических соединений. Об областях применения Г. см. в ст. Газовый анализ.

    Лит.: Соколов В. А., Методы анализа газов, М., 1958: Павленко В. А., Газоанализаторы, М. — Л., 1965.

    В. В. Краснощеков.

  1. Источник: Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.



    2. Химическая энциклопедия

    приборы, измеряющие содержание (концентрацию) одного или неск. компонентов в газовых смесях (см. также Газовый анализ). Каждый Г. предназначен для измерения концентрации только определенных компонентов на фоне конкретной газовой смеси в нормиров. условиях. Наряду с использованием отдельных Г. создаются системы газового контроля, объединяющие десятки таких приборов. В большинстве случаев работа Г. невозможна без ряда вспомогат. устройств, обеспечивающих создание необходимых т-ры и давления, очистку газовой смеси от пыли и смол, а в ряде случаев и от нек-рых мешающих измерениям компонентов и агрессивных в-в. Г. классифицируют по принципу действия на пневматические, магнитные, электрохимические, полупроводниковые и др. Ниже излагаются физ. основы и области применения Наиб. распространенных Г.

    Термокондуктометрические газоанализаторы. Их действие основано на зависимости теплопроводности газовой смеси от ее состава. Для большинства практически важных случаев справедливо ур-ние:

    1089-4.jpg

    где 1089-5.jpg -теплопроводность смеси,1089-6.jpg - теплопроводность i - того компонента, Ci - eгo концентрация, n-число компонентов.

    Термокондуктометрич. Г. не обладают высокой избирательностью и используются, если контролируемый компонент по теплопроводности существенно отличается от остальных, напр. для определения концентраций Н 2, Не, Аг, СО 2 в газовых смесях, содержащих N2, О 2 и др. Диапазон измерения - от единиц до десятков процентов по объему.

    Изменение состава газовой смеси приводит к изменению ее теплопроводности и, как следствие, т-ры и электрич. сопротивления нагреваемого током металлич. или полупроводникового терморезистора, размещенного в камере, через к-рую пропускается смесь. При этом:

    1089-7.jpg

    где a-конструктивный параметр камеры, R1 и 2- > сопротивление терморезистора в случае пропускания через него тока I при теплопроводности газовой среды соотв.1089-8.jpg и 1089-9.jpg,1089-10.jpg -температурный коэф. электрич. сопротивления терморезистора.

    1089-11.jpg

    Рис. 1. Термокондуктометрич. газоанализатор: 1 -источник стабилизиров. напряжения; 2-вторичный прибор; R1 и R3 - рабочие терморезисторы; R2 и R4 -сравнит. терморезисторы; R0 и 1089-12.jpg потенциометры; вход и выход анализируемой газовой смеси показаны стрелками>.

    На рис. 1 приведена схема, применяемая во многих Термокондуктометрич. Г. Чувствит. элементы R1 и R3 (рабочие терморезисторы) омываются анализируемой смесью; сравнит. терморезисторы 2 и R4 помещены в герметичные ячейки, заполненные сравнит. газом точно известного состава. Потенциометры 0 и 1089-13.jpg предназначены для установки нулевых показаний и регулировки диапазона измерения. Мера концентрации определяемого компонента - электрич. ток, проходящий через 1089-14.jpg, к-рый измеряется вторичным (т. е. показывающим или регистрирующим) прибором. Термокондуктометрич. Г. широко применяют для контроля процессов в произ-ве H2SO4, NH3, HNO3, в металлургии и др.

    Термохимические газоанализаторы. В этих приборах измеряют тепловой эффект хим. р-ции, в к-рой участвует определяемый компонент. В большинстве случаев используется окисление компонента кислородом воздуха; катализаторы - марганцевомедный (гопкалит) или мелкодисперсная Pt, нанесенная на пов-сть пористого носителя. Изменение т-ры 1089-15.jpgпри окислении измеряют с помощью металлич. или полупроводникового терморезистора. В ряде случаев пов-сть платинового терморезистора используют как катализатор. Величина 1089-16.jpgсвязана с числом молей Мокислившегося компонента и тепловым эффектом 1089-17.jpgсоотношением:1089-18.jpg, где k-коэф., учитывающий потери тепла, зависящие от конструкции прибора.

    Схема (рис. 2) включает измерит. мост с постоянными резисторами (1 > и 4 )и двумя терморезисторами, один из к-рых (2 )находится в атмосфере сравнит. газа, а второй (3 )омывается потоком анализируемого газа. Напряжение U вых в диагонали моста пропорционально концентрации определяемого компонента. Для устойчивой работы Г. исключают влияние т-ры среды (термостатированием или термокомпенсацией), стабилизируют напряжение, поддерживают постоянным расход газа, очищают его от примесей, отравляющих катализатор (С12, НС1, H2S, SO2 и др.).

    1089-19.jpg

    Рис. 2. Термохим. газоанализатор: 1- источник стабилизиров. напряжения; 2-вторичный прибор; R1 и R4 - постоянные резисторы; R2 и R3 -соотв, сравнительный и рабочий терморезисторы>.

    Большинство термохим. Г. используют в кач-ве газосигнализаторов горючих газов и паров (Н 2, углеводороды и др.) в воздухе при содержании 20% от их ниж. КПВ, а также при электролизе воды для определения примесей водорода в кислороде (диапазон измерения 0,02-2%) и кислорода в водороде (0,01-1%).

    Магнитные газоанализаторы. Применяют для определения О 2. Их действие основано на зависимости магн. восприимчивости газовой смеси от концентрации О 2, объемная магн. восприимчивость к-рого на два порядка больше, чем у большинства остальных газов. Такие Г. позволяют избирательно определять О 2 в сложных газовых смесях. Диапазон измеряемых концентраций 10-2 - 100%. Наиб. распространены магнитомех. и термомагн. Г.

    В магнитомеханических Г. (рис. 3) измеряют силы, действующие в неоднородном магн. поле на помещенное в анализируемую смесь тело (обычно ротор). Сила F, выталкивающая тело из магн. поля, определяется выражением:

    1089-20.jpg

    где 1089-21.jpgи 1089-22.jpg -объемная магн. восприимчивость соотв. анализируемой смеси и тела, помещенного в газ, V-объем тела, H-напряженность магн. поля. Обычно мерой концентрации компонента служит вращающий момент, находимый по углу поворота ротора. Показания магнитомех. Г. определяются магн. св-вами анализируемой газовой смеси и зависят от т-ры и давления, поскольку последние влияют на объемную магн. восприимчивость газа.

    Более точны Г., выполненные по компенсац. схеме. В них момент вращения ротора, функционально связанный с концентрацией О 2 в анализируемой смеси, уравновешивается известным моментом, для создания к-рого используются магнитоэлектрич. или электростатич. системы. Роторные Г. ненадежны в промышленных условиях, их сложно юстировать.

    1089-23.jpg

    Рис. 3. Магнитомех. газоанализатор: 1-ротор; 2-полюсы магнита; 3-растяжка; 4-зеркальце; 5-осветитель; 6-шкала вторичного прибора.

    Действие термомагнитных Г. основано на термомагн. конвекции газовой смеси, содержащей О 2, в неоднородных магнитном и температурном полях. Часто применяют приборы с кольцевой камерой (рис. 4), к-рая представляет собой полое металлич. кольцо. Вдоль его диаметра установлена тонкостенная стеклянная трубка, на к-рую намотана платиновая спираль, нагреваемая электрич. током. Спираль состоит из двух секций - R1 и 2, > первая из к-рых помещается между полюсами магнита. При наличии в газовой смеси О 2 часть потока направляется через диаметральный канал, охлаждая первую секцию платиновой спирали и отдавая часть тепла второй. Изменение сопротивлений 1 и 2 вызывает изменение выходного напряжения U, пропорциональное содержанию О 2 в анализируемой смеси.

    1089-24.jpg

    Рис. 4. Термомагн. газоанализатор: 1 -кольцевая камера; 2-стеклянная трубка; 3-постоянный магнит; 4-источник стабилизиров. напряжения; 5-вторичный прибор; Rt и R2 -соотв. рабочий и сравнит. терморезисторы (секции платиновой спирали); R3 и R4 -постояниые резисторы>.

    Пневматические газоанализаторы. Их действие основано на зависимости плотности 1089-25.jpg и вязкости 1089-26.jpgгазовой смеси от ее состава. Изменения плотности и вязкости определяют измеряя гидромех. параметры потока. Распространены пневматич. Г. трех типов.

    Г. с дроссельными преобразователями измеряют гидравлич. сопротивление дросселя (капилляра) при пропускании через него анализируемого газа. При постоянном расходе газа перепад давления на дросселе - ф-ция плотности (турбулентный дроссель), вязкости (ламинарный дроссель) или того и другого параметра одновременно.

    Струйные Г. измеряют динамич. напор струи газа, вытекающего из сопла. Содержат два струйных элемента типа "сопло-приемный канал" (рис. 5). Для подачи анализируемого и сравнит. газов служит эжектор 2. Давление на выходе из элементов поддерживается регулятором 4. Равенство давлений газов на входе в элементы обеспечивается соединит. каналом 5 и настройкой вентиля 6. Разница динамич. давлений (напоров), воспринимаемых трубками 1б,- ф-ция отношения 1089-28.jpg и мера концентрации определяемого компонента газовой смеси. Струйные Г. используют, напр., в азотной пром-сти для измерения содержания Н 2 в азоте (диапазон измерения 0-50%), в хлорной пром-сти - для определения С12 (0-50 и 50-100%). Время установления показаний этих Г. не превышает неск. секунд, поэтому их применяют также в газосигнализаторах довзрывных концентраций газов и паров нек-рых в-в (напр., дихлорэтана, винилхлорида) в воздухе пром. помещений.

    1089-27.jpg

    Рис. 5. Пневматический струйный газоанализатор: 1 - элемент "сопло-приемный канал"; 1а-сопло; 1б-приемная трубка; 2-эжсктор; 3-вторичный прибор; 4 -регулятор давления; 5 -соединит, канал; 6-вентиль.

    Пневмоакустические Г. содержат два свистка (рис. 6) с близкими частотами (3-5 кГц), через один из к-рых проходит анализируемый газ, через второй - сравнительный. Частота биений звуковых колебаний в смесителе частот зависит от плотности анализируемого газа. Биения (частота до 120 Гц) усиливаются и преобразуются в пневматич. колебания усилителем. Для получения выходного сигнала (давления) служит частотно-аналоговый преобразователь.

    1089-29.jpg

    Рис. 6. Пневмоакустич. газоанализатор: 1 -свисток; 2-смеситель частот; 3 - усилитель - преобразователь; 4 - частотно-аналоговый преобразователь; 5-вторичный прибор.

    Пневматич. Г. не обладают высокой избирательностью. Они пригодны для анализа смесей, в к-рых изменяется концентрация только одного из компонентов, а соотношение между концентрациями других остается постоянным. Диапазон измерения - от единиц до десятков процентов. Пневматич. Г. не содержат электрич. элементов и поэтому могут использоваться в помещениях любой категории пожаро- и взрывоопасности. Элементы схемы, контактирующие с газами, выполнены из стекла и фторопласта, что позволяет анализировать весьма агрессивные газы (хлор-, серосодержащие и др.).

    Инфракрасные газоанализаторы. Их действие основано на избйрат. поглощении молекулами газов и паров ИК-излучения в диапазоне 1-15 мкм. Это излучение поглощают все газы, молекулы к-рых состоят не менее чем из двух разл. атомов. Высокая специфичность молекулярных спектров поглощения разл. газов обусловливает высокую избирательность таких Г. и их широкое применение в лабораториях и пром-сти. Диапазон измеряемых концентраций 10-3 -100%. В дисперсионных Г. используют излучение одной длины волны, полученное с помощью монохроматоров (призмы, дифракц. решетки). В недисперсионных Г., благодаря особенностям оптич. схемы прибора (применению светофильтров, спец. приемников излучения и т. д.), используют немонохроматич. излучение. В кач-ве примера на рис. 7 приведена Наиб. распространенная схема такого Г. Излучение от источника последовательно проходит через светофильтр и рабочую кювету, в к-рую подается анализируемая смесь, и попадает в спец. приемник. Если в анализируемой смеси присутствует определяемый компонент, то в зависимости от концентрации он поглощает часть излучения, и регистрируемый сигнал пропорционально изменяется. Источником излучения обычно служит нагретая спираль с широким спектром излучения, реже - ИК-лазер или светодиод, испускающие излучение в узкой области спектра. Если используется источник немонохроматич. излучения, избирательность определения достигается с помощью селективного приемника.

    1089-30.jpg

    Рис. 7. Недисперсионный инфракрасный газоанализатор: 1-источник излучения; 2-светофильтр; 3-модулятор; 4 и 4'-соотв. рабочая и сравнит. (внизу) кюветы; 5-приемник излучения; 6-усилитель; 7-вторичный прибор.

    Наиб. распространены Г. с газонаполненным оптико-акустическим приемником. Последний представляет собой герметичную камеру с окном, заполненную именно тем газом, содержание к-рого нужно измерить. Этот газ, поглощая из потока излучения определенную часть с характерным для данного газа набором спектральных линий, нагревается, вследствие чего давление в камере увеличивается. Посредством мех. модулятора поток излучения прерывается с определ. частотой. В результате с этой же частотой пульсирует давление газа в приемнике. Амплитуда пульсации давления - мера интенсивности поглощенного газом излучения, зависящая от того, какая часть характерного излучения поглощается тем же газом в рабочей кювете. Др. компоненты смеси излучение на этих длинах волн не поглощают. Т. обр., амплитуда пульсации давления в приемнике излучения - мера кол-ва определяемого компонента в анализируемой смеси, проходящей через рабочую кювету. Изменение давления измеряют обычно конденсаторным микрофоном или микроанемометром (датчиком расхода газа). Заменяя газ в приемнике излучения оптико-акустич. Г., можно избирательно измерять содержание разл. компонентов смесей.

    В инфракрасных Г. используют также неселективные приемники излучения - болометры, термобатареи, полупроводниковые элементы. Тогда в случае источников с широким спектром излучения избирательность определения обеспечивают применением интерференционных и газовых фильтров. Для повышения точности и стабильности измерения часть потока излучения обычно пропускают через сравнит. кювету, заполненную газом, не поглощающим регистрируемое излучение, и измеряют разность или отношение сигналов, полученных в результате прохождения излучения через рабочую и сравнит. кюветы.

    Инфракрасные Г. широко используют для контроля кач-ва продукции, анализа отходящих газов, воздуха помещений. С их помощью определяют, напр., СО, СО 2, NH3, СН 4 в технол. газах произ-ва синтетич. аммиака, пары ряда р-рителей в воздухе пром. помещений, оксиды азота, SO2, СО и углеводороды в выхлопных газах автомобилей и т. д.

    Ультрафиолетовые газоанализаторы. Принцип их действия основан на избират. поглощении молекулами газов и паров излучения в диапазоне 200-450 нм. Избирательность определения одноатомных газов весьма велика. Двух- и многоатомные газы имеют в УФ-области сплошной спектр поглощения, что снижает избирательность их определения. Однако отсутствие УФ-спектра поглощения у N2, O2, СО 2 и паров воды позволяет во многих практически важных случаях проводить достаточно селективные измерения в присут. этих компонентов. Диапазон определяемых концентраций обычно 10-2-100% (для паров Hg ниж. граница диапазона 2,5-10-6%).

    Схема ультрафиолетового Г. аналогична схеме, приведенной на рис. 7. Имеются также приборы с двумя детекторами излучения без модулятора, в к-рых световые потокине прерываются. В кач-ве источников излучения обычно применяют ртутные лампы низкого (1089-31.jpg= 253,7 нм) и высокого (спектр с большим набором линий) давлений, газоразрядные лампы с парами др. металлов (1089-32.jpg=280, 310 и 360 нм), лампы накаливания с вольфрамовой нитью, водородные и дейтериевые газоразрядные лампы. Приемники излучения - фотоэлементы и фотоумножители. При использовании неселективного источника излучения избирательность измерения в большинстве приборов обеспечивают с помощью оптич. фильтров (стеклянных или интерференционных).

    Ультрафиолетовые Г. применяют гл. обр. для автоматич. контроля содержания С12, О 3, SO2, NO2, H2S, C1O2, дихлорэтана, в частности в выбросах пром. предприятий, а также для обнаружения паров Hg, реже Ni (СО)4, в воздухе пром. помещений.

    Люминесцентные газоанализаторы. В хемилюминесцентных Г. измеряют интенсивность люминесценции, возбужденной благодаря хим. р-ции контролируемого компонента с реагентом в твердой, жидкой или газообразной фазе. Пример - взаимод. NO с О 3, используемое для определения оксидов азота:

    N0 + 03 -> N02+ + 02 -> N02 + hv + 02

    Схема хемилюминесцентного Г. с газообразным реагентом представлена на рис. 8. Анализируемая смесь и реагент через дроссели поступают в реакц. камеру. Побудитель расхода (насос) обеспечивает необходимое давление в камере. При наличии в смеси определяемого компонента излучение, сопровождающее хемилюминесцентную р-цию, через светофильтр подается на катод фотоумножителя, к-рый расположен в непосредств. близости к реакц. камере. Электрич. сигнал с фотоумножителя, пропорциональный концентрации контролируемого компонента, после усиления поступает на вторичный прибор. При измерении слабых световых потоков, возникающих при малых концентрациях определяемого компонента, фотокатод охлаждают электрич. микрохолодильниками с целью уменьшения темнового (фонового) тока.

    1089-33.jpg

    Рис. 8. Хемилюминесцентный газоанализатор: 1-рсакц. камера; 2-светофильтр; 3 - фотоумножитель; 4-вторичный прибор; 5-побудитель расхода газа; 6-дроссели.

    Для измерения содержания NO2 в приборе предусмотрен конвертер, где NO2 превращается в NO, после чего анализируемая смесь направляется в реакц. камеру. При этом выходной сигнал пропорционален суммарному содержанию NO и NO2. Если же смесь поступает, минуя конвертер, то по выходному сигналу находят концентрацию только NO. По разности этих сигналов судят о содержании NO 2 в смеси.

    Высокая избирательность хемилюминесцентных Г. обусловлена специфичностью выбранной р-ции, однако сопутствующие компоненты в смеси могут изменять чувствительность прибора. Такие Г. применяют для определения NO, NO2, NH3, O3 в воздухе в диапазоне 10-7-1%.

    В флуоресцентных Г. измеряют интенсивность флуоресценции (длина волны 1089-34.jpg), возникающей при воздействии на контролируемый компонент УФ-излучения (с частотой v1). В кач-ве примера на рис. 9 представлена схема такого Г. для определения SO2 в воздухе. Анализируемая смесь поступает в детекторную камеру, к-рая отделена от импульсного источника УФ-излучения и от фотоумножителя светофильтрами 3и 4, пропускающими излучение с длинами волн соотв.1089-36.jpg и 1089-37.jpg. Фотоумножитель, расположенный под углом 90

  2. Источник: Химическая энциклопедия



    3. Юридическая энциклопедия

    Газоанализаторы - анализаторы газов и аэрозолей - средства измерений для количественного определения химического состава атмосферного воздуха и содержащихся в нем аэрозолей, в том числе:

    - автоматические анализаторы газов и аэрозолей;

    - автоматические анализаторы газов и аэрозолей (газоаналитические преобразователи), входящие в состав измерительных каналов информационно-измерительных систем;

    - специализированные газоаналитические установки;

    - специализированные хроматографические анализаторы газов;

    - измерительные газоаналитические системы (комплексы)

    Источник: " ГОСТ Р 50760-95. Государственный стандарт Российской Федерации. Анализаторы газов и аэрозолей для контроля атмосферного воздуха. Общие технические условия"

    (утв. и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 30.03.1995 № 177)

    Газоанализаторы - анализаторы газов - средства измерения для количественного определения химического состава газовой среды, в том числе:

    - автоматические анализаторы газов;

    - автоматические анализаторы газов (газоаналитические преобразователи), входящие в состав измерительных каналов информационно-измерительных систем;

    - специализированные газоаналитические установки;

    - специализированные хроматографические анализаторы газов;

    - измерительные газоаналитические системы (комплексы)

    Источник: " ГОСТ Р 50759-95. Государственный стандарт Российской Федерации. Анализаторы газов для контроля промышленных и транспортных выбросов. Общие технические условия"

    (утв. и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 30.03.1995 № 176)

  3. Источник: Юридическая энциклопедия