BR112016003060B1 - sonda de amostragem de gás e método para operar uma sonda de amostragem de gás - Google Patents
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Abstract
SONDA DE AMOSTRAGEM DE GÁS E MÉTODO PARA OPERAR UMA SONDA DE AMOSTRAGEM DE GÁS. No método para operar uma sonda de amostragem de gás, um gás a ser analisado é removido de um espaço de processo na região de uma extremi-dade frontal de um tubo de amostragem de gás e é conduzido através do tubo de amostragem de gás na medida de uma extremidade traseira e no processo é resfriado na medida em que o ar da refrigeração é conduzido entre o tubo de amostragem de gás e pelo menos um invólucro externo que envolve o tubo de amostragem de gás, sendo que o ar da refrigeração é alimentado e des-carregado na extremidade traseira do tubo de amostragem de gás e a tempe-ratura do gás a ser analisado é maior na região da extremidade dianteira do tubo de amostragem de gás do que a temperatura do ar da refrigeração alimentado, e a sonda de amostragem de gás emite para fora, sendo que a temperatura do ar da refrigeração alimentado é maior do que a temperatura do ar da refrigeração descarregado.
Description
[001] A invenção se refere a uma sonda de amostragem de gás e a um método para operar uma sonda de amostragem de gás, sendo que um gás a ser analisado é removido de um espaço de processo na região de uma extremidade frontal de um tubo de amostragem de gás e é conduzido através do tubo de amostragem de gás na medida de uma extremidade traseira e no processo é resfriado.
[002] Uma sonda para remover uma amostra de gás de um espaço de reação quente é conhecida a partir da DE 103 15 996 A1, sendo que a água de refrigeração flui através de um espaço anular delimitado por um invólucro externo. Uma vez que o ponto de ebulição da água não deve ser alcançado, a temperatura de retorno máxima é de cerca de 90 ° C. No entanto, a estas baixas temperaturas, não é possível descartar confiavelmente situações em que a temperatura cai abaixo do ponto de orvalho no interior da sonda de amostragem de gás. Portanto, alguns fabricantes adicionalmente aquecem o tubo de amostragem de gás eletricamente, a fim de dessa forma impedir situações em que a temperatura cai abaixo do ponto de orvalho no gás de medição. Na DE 103 15 996 A1, a temperatura é impedido de cair abaixo do ponto de orvalho, em que o tubo de amostragem de gás é cercado por uma cavidade evacuável. No entanto, o forte resfriamento da água também tem a desvantagem adicional de que a parte externa da sonda de amostragem de gás é resfriada a uma grande extensão desnecessariamente, sendo que uma ponta excessivamente fria da sonda de amostragem de gás pode tender para a formação de depósitos no gás do processo quente.
[003] Também são conhecidas sondas de amostragem de gás resfriadas com óleo que usam um óleo de transferência de calor para resfriamento. A diferença entre o circuito de água é que o óleo de transferência de calor pode ser usado em faixas de temperatura maiores. Como resultado, é possível dispensar o aquecimento adicional do tubo de amostragem de gás. Um problema, no entanto, é que é difícil avaliar o óleo de transferência de calor em relação a vazamentos, uma vez que não é possível excluir o perigo de incêndio aqui.
[004] Além disso, uma sonda de amostragem de alta temperatura é conhecida a partir da DE 103 54 188 A1, sendo que um tubo de amostragem de gás é envolto por um tubo externo e o ar da refrigeração pressurizado é conduzido entre os dois tubos. No processo, houve o cuidado de garantir que o gás removido a ser analisado não seja resfriado abaixo de 250° ao longo do tubo de amostragem de gás e assim a condensação é evitada.
[005] A invenção baseia-se no objetivo de especificar um novo conceito para a operação de uma sonda de amostragem de gás, com a qual o resfriamento suficiente da extremidade frontal do tubo de amostragem de gás é garantido e uma situação na qual a temperatura do ponto de condensação dos componentes contidos no gás a ser analisado é deixada cair abaixo é evitada confiavelmente.
[006] De acordo com a invenção, este objetivo é alcançado pelos recursos das reivindicações 1 e 16. Outras configurações são o assunto das reivindicações dependentes.
[007] No método de acordo com a invenção para operar uma sonda de amostragem de gás, um gás a ser analisado é removido de um espaço de processo na região de uma extremidade frontal de um tubo de amostragem de gás e é conduzido através do tubo de amostragem de gás na medida de uma extremidade traseira e no processo é resfriado na medida em que o ar da refrigeração is conduzido entre o tubo de amostragem de gás e pelo menos um invólucro externo que envolve o tubo de amostragem de gás, sendo que o ar da refrigeração é alimentado e descarregado na extremidade traseira do tubo de amostragem de gás e a temperatura do gás a ser analisado é maior na região da extremidade dianteira do tubo de amostragem de gás do que a temperatura do ar da refrigeração alimentado, sendo que a sonda de amostragem de gás emite para fora e a temperatura do ar da refrigeração alimentado é maior do que a temperatura do ar da refrigeração descarregado.
[008] O dispositivo de amostragem de gás de acordo com a invenção para realizar o método acima tem um tubo de amostragem de gás para remover um gás a ser analisado na região de uma extremidade frontal e para conduzi-lo através do tubo de amostragem de gás na medida de uma extremidade traseira, sendo que o tubo de amostragem de gás é envolto por pelo menos um invólucro externo de modo que uma zona de resfriamento que se estende ao longo do comprimento do tubo de amostragem de gás é formada, a referida zona tendo uma abertura de alimentação do ar de refrigeração e uma abertura de descarga do ar de refrigeração na região da extremidade traseira da sonda de amostragem de gás, sendo que a abertura de descarga do ar de refrigeração e a abertura de alimentação do ar de refrigeração são conectadas juntas para formar um circuito fechado e a sonda de amostragem de gás emite para fora. Além disso, um aquecedor de ar é fornecido entre a abertura de descarga do ar de refrigeração e a abertura de alimentação do ar de refrigeração.
[009] O conceito de acordo com a invenção no qual a temperatura do ar da refrigeração alimentado é maior do que a temperatura do ar da refrigeração descarregado baseia-se na exploração do fato de que apenas pequenas quantidades de calor são removidas do processo e nas perdas de calor da sonda de amostragem de gás em direção ao exterior. O ar da refrigeração conduzido através do tubo de amostragem de gás tem o efeito de que a temperatura da extremidade frontal da sonda de amostragem de gás é reduzida, enquanto o tubo de amostragem de gás é aquecido na região traseira. Ao mesmo tempo, o gás removido a ser analisado é resfriado a partir da extremidade frontal para a traseira. Assim, a temperatura do tubo de amostragem de gás é equalizada ao longo de seu comprimento total.
[010] Por meio da refrigeração de ar, em comparação com a refrigeração da água, a temperatura da extremidade frontal do tubo de amostragem de gás pode ser elevada de forma orientada, a fim de reduzir o risco de depósitos de material externo. Isto é porque, no caso da refrigeração da água, a temperatura da superfície da sonda de amostragem de gás é muito inferior, uma vez que o coeficiente de transferência de calor entre a água e a parede da sonda é muito maior do que entre o ar e a parede da sonda. Além disso, a água pode dissipar mais calor em virtude da maior capacidade de calor. Além disso, no caso da solução de acordo com a invenção, os depósitos de material ou condensação no tubo de amostragem de gás são igualmente minimizados pelas temperaturas operacionais mais altas.
[011] Outras configurações da invenção são o assunto das reivindicações dependentes.
[012] A sonda de amostragem de gás está, de preferência, disposta no espaço de processo de modo que ela absorve calor de fora em uma região frontal de frente ao espaço de processo e emite calor para fora em uma região traseira, sendo que, em um balanço de calo geral, a sonda de amostragem de gás emite mais calor do que absorve.
[013] A diferença entre o calor absorvido e emitido pela sonda de amostragem de gás corresponde à soma do calor de refrigeração do gás a ser analisado e of o ar da refrigeração.
[014] De acordo com uma configuração preferida da invenção, o ar da refrigeração é conduzido a partir da extremidade traseira para a dianteira do tubo de amostragem de gás e de volta novamente. Além disso, o ar da refrigeração pode ser conduzido em um circuito, sendo que a temperatura do ar da refrigeração descarregado é aumentada antes de ser alimentado novamente. Neste caso, fornecimento também pode ser feito para a temperatura do ar da refrigeração descarregado a ser medida e um aquecedor de ar a ser acionado dependendo da temperatura medida de modo que a temperatura do ar da refrigeração conduzido em um circuito esteja em um valor de valor nominal prescrito na região da alimentação na extremidade traseira do tubo de amostragem de gás. A temperatura do gás de refrigeração a ser alimentado e a quantidade do mesmo são definidas do modo que o gás a ser analisado seja resfriado a partir da extremidade dianteira para a traseira do tubo de amostragem de gás ao máximo para uma temperatura mínima que é maior do que ou igual à temperatura do ponto de condensação dos componentes contidos no gás a ser analisado. Além disso, o fornecimento pode ser feito para a temperatura do ar da refrigeração alimentado para ser maior na extremidade traseira do tubo de amostragem de gás do que a temperatura do gás a ser analisado e a temperatura do ar da refrigeração descarregado para ser menor do que ou igual à temperatura do gás a ser analisado. Por meio da temperatura e quantidade do ar da refrigeração, o perfil de temperatura do tubo de amostragem de gás ao longo de todo o seu comprimento é ajustado de tal modo que a temperatura mínima seja superior ou igual à temperatura do ponto de condensação dos componentes contidos no gás a ser analisado. Dependendo da temperatura do gás a ser analisado, a temperatura do ar da refrigeração descarregado é aumentada por pelo menos 20 °C, de preferência por pelo menos 50 °C, mais de preferência por pelo menos 75 °C, antes de ser alimentado novamente. A temperatura do arda refrigeração alimentado é de preferência ajustada em uma faixa de 100 °C a 600 °C na região da extremidade traseira do tubo de amostragem de gás. A temperatura do gás a ser analisado pode estar na faixa de 200 °C a 1600 °C no espaço de processo, ou seja, antes da remoção. A sonda de amostragem de gás é, além disso, operada com ar da refrigeração de modo que a temperatura do gás removido e a ser analisado é resfriada em pelo menos 50 %, de preferência por pelo menos 60 %, mais de preferência por pelo menos 70 %, a partir da extremidade frontal para a traseira do tubo de amostragem de gás. Além disso, é conveniente manter a temperatura do ar da refrigeração descarregado menor que ou igual à temperatura do tubo de amostragem de gás na região da extremidade traseira do tubo de amostragem de gás.
[015] O aquecedor de ar é convenientemente conectado a um dispositivo de controle que aciona o aquecedor de ar na dependência de um sinal de temperatura a partir de um dispositivo de medição de temperatura, sendo que o dispositivo de medição de temperatura detecta a temperatura do ar da refrigeração descarregado através da abertura de descarga do ar de refrigeração. De acordo com uma primeira modalidade exemplar da sonda de amostragem de gás, a zona de resfriamento formada entre o tubo de amostragem de gás e o invólucro externo é dividida em duas metades que se estendem ao longo do comprimento do tubo de amostragem de gás, as referidas metades sendo conectadas na região frontal do tubo de amostragem de gás através de uma região de sobrecarga e a abertura de alimentação do ar de refrigeração e a abertura de descarga do ar de refrigeração cada sendo fornecida em uma das duas metades na região traseira da sonda de amostragem de gás. De acordo com uma segunda modalidade exemplar, a zona de resfriamento formada entre o tubo de amostragem de gás e o invólucro externo tem dois espaços anulares que estão dispostos concentricamente um com o outro, os referidos espaços anulares sendo conectados na região frontal da tubo de amostragem de gás através de uma região de sobrecarga, e a abertura de alimentação do ar de refrigeração e a abertura de descarga do ar de refrigeração são cada anexadas a um dos dois espaços anulares na região traseira da sonda de amostragem de gás.
[016] A temperatura máxima do gás a ser analisado é dada pela temperatura no espaço de processo a partir do qual o gás é extraído. Para o caso de aplicação de uma análise de gás na região da entrada de um forno para a produção de escória de cimento, esta temperatura é cerca de 1200 °C. Quando o gás a ser analisado é removido através do tubo de amostragem de gás, deve ser garantido que o gás não se condensa. A temperatura mínima do gás a ser analisado, por conseguinte, é definida pelo ponto de orvalho menor dos componentes gasosos no interior do gás. Para o caso de aplicação mencionado acima para a análise de gás na região da entrada de um forno para a produção de escória de cimento, uma temperatura do gás de cerca de 200 °C está acima dos pontos de orvalho esperados. Além disso, a temperatura do tubo de amostragem de gás deve ser a maior possível para minimizar a formação de depósitos. A temperatura da parede máxima na região da extremidade frontal do tubo de amostragem de gás é determinada pela resistência à deformação desejada do material usado. Uma sonda de amostragem de gás resfriada por ar pode ser operada com temperaturas de parede muito maiores do que os tubos de amostragem de gás resfriados com líquido, e assim as temperaturas na região frontal de 500 °C a 600 °C podem ser definidas.
[017] A temperatura de parede mínima ao longo do tubo de amostragem de gás não deve cair abaixo da temperatura do ponto de orvalho mais baixa dos componentes no gás a ser analisado. A definição da temperatura mínima do gás removido a ser analisado e a distribuição do calor ao longo do tubo de amostragem de gás são determinados substancialmente pela temperatura do gás de refrigeração alimentado e a quantidade do resfriamento de arou vazão e precisam ser adaptados às respectivas condições. A fim de garantir uma distribuição ideal do calor ao longo do tubo de amostragem de gás, o ar da refrigeração deve ser conduzido dentro da sonda de amostragem de gás a uma vazão que é tão elevado que resulta em fluxo turbulento.
[018] Outras vantagens e configurações da invenção são explicadas em mais detalhe por meio da seguinte descrição e desenhos.
[019] Nos desenhos
[020] Fig. 1 mostra uma ilustração básica de um dispositivo de amostragem de gás,
[021] Fig. 2a mostra uma ilustração em seção longitudinal de uma sonda de amostragem de gás de acordo com uma primeira modalidade exemplar,
[022] Fig.2b mostra uma ilustração em seção transversal ao longo da linha G-G na fig. 2a,
[023] Fig. 3a mostra uma ilustração em seção longitudinal de uma sonda de amostragem de gás de acordo com uma segunda modalidade exemplar,
[024] Fig. 3b mostra uma ilustração em seção transversal ao longo da linha J-J na fig. 3a,
[025] Fig. 4 mostra uma ilustração básica de um dispositivo de amostragem de gás que tem um dispositivo de controle para acionar o aquecedor de ar na dependência de um sinal de temperatura,
[026] Fig. 5 mostra uma ilustração em corte esquemático da situação de instalação da sonda de amostragem de gás com o perfil de temperatura ilustrado,
[027] Fig. 6 mostra um diagrama que ilustra a entrada de calor na sonda de amostragem de gás como um resultado da situação de instalação,
[028] Fig. 7 mostra um diagrama que ilustra a entrada de calor para o tubo de amostragem de gás,
[029] Fig. 8 mostra um diagrama que ilustra o perfil de temperatura do gás removido e a temperatura da parede do tubo de amostragem de gás ao longo de seu comprimento,
[030] Fig. 9 mostra um diagrama que ilustra o perfil de temperatura do ar da refrigeração ao longo do tubo de amostragem de gás, e
[031] Fig. 10 mostra uma vista detalhada da extremidade frontal da sonda de amostragem de gás.
[032] O dispositivo de amostragem de gás ilustrado na fig. 1 tem uma sonda de amostragem de gás 1 com um tubo de amostragem de gás 2 para remover um gás a ser analisado a partir de um espaço de processo na região de uma extremidade frontal 1a e para conduzi-lo através do tubo de amostragem de gás na medida de uma extremidade traseira 1b. O tubo de amostragem de gás é envolto por um invólucro externo 3, sendo que o ar da refrigeração 14 é conduzido entre o tubo de amostragem de gás 2 e o invólucro externo 3, o referido ar da refrigeração 14 sendo alimentado através de uma abertura de alimentação do ar de refrigeração 4 na extremidade traseira 1b e descarregado através de uma abertura de descarga do ar de refrigeração 5. A abertura de descarga do ar de refrigeração e a abertura de alimentação do ar de refrigeração são conectadas para formar um circuito fechado, sendo que uma ventoinha 6 e um aquecedor de ar 7 são fornecidos no meio.
[033] Uma sonda de amostragem de gás 1’ de acordo com uma primeira modalidade exemplar é ilustrada em mais detalhe na fig. 2a e 2b, na qual a zona de resfriamento formada entre o tubo de amostragem de gás 2’ e o invólucro externo 3’ é dividida em duas metades 8’a, 8’b que se estendem ao longo do comprimento do tubo de amostragem de gás 2’, as referidas metades sendo conectadas na região frontal 1’a da sonda de amostragem de gás através de uma região de sobrecarga 9’. A abertura de alimentação do ar de refrigeração 4’ é ligada a uma metade 8’a e a abertura de descarga do ar de refrigeração 5’ é ligada a outra metade 8’b na região traseira da sonda de amostragem de gás. O ar da refrigeração 14 alimentado através da abertura de alimentação do ar de refrigeração 4’ flui então da extremidade traseira 1’b da sonda de amostragem de gás 1’, na metade inferior 8’a da zona de resfriamento, na medida da região frontal 1’a e passa lá, através da região de sobrecarga 9’, para dentro da metade superior 8’b da zona de resfriamento, e flui de volta de lá para a abertura de descarga do ar de refrigeração 5’. As duas metades são delimitadas neste caso pelas paredes de divisão 10’, 11’ (fig. 2b).
[034] Para proteger a sonda de amostragem de gás 1’ da entrada de calor excessiva de fora, i.e. como um resultado da situação de instalação, o invólucro externo 3’ é cercado por um isolamento 12’ e um tubo protetor 13’. O fluxo do ar da refrigeração 14 alimentado pela abertura de alimentação do arde refrigeração 4’ é ilustrado por meio de setas dentro da zona de resfriamento.
[035] Uma sonda de amostragem de gás 1” de acordo com uma segunda modalidade exemplar é divulgada nas fig. 3a e 3b, a dita sonda de amostragem de gás 1” diferindo substancialmente somente pela formação da zona de resfriamento. A zona de resfriamento formada entre o tubo de amostragem de gás 2” e o invólucro externo 3” é formada neste caso pelos dois espaços anulares concentricamente dispostos 8”c e 8”d que são novamente conectados juntos na região frontal 1”a da sonda de amostragem de gás 1” através de uma região de sobrecarga 9”. A abertura de alimentação do ar de refrigeração 4” e a abertura de descarga do arde refrigeração 5” são cada anexadas a um dos dois espaços anulares 8”c, 8”d na região traseira 1”b da sonda de amostragem de gás 1”. O fluxo do ar da refrigeração 14 alimentado através da abertura de alimentação do ar de refrigeração 4” é ilustrado por meio de setas dentro da zona de resfriamento.
[036] A Fig. 4 mostra o dispositivo de amostragem de gás de acordo com a fig. 1, mas adicionalmente tendo um dispositivo de controle 15 que é conectado ao aquecedor de ar 7 e aciona o aquecedor de ar na dependência de um sinal de temperatura a partir de um dispositivo de medição de temperatura 16, sendo que o dispositivo de medição de temperatura 16 detecta a temperatura do ar da refrigeração descarregado através da abertura de descarga do ar de refrigeração 5. O dispositivo de controle 15 pode, além disso, acionar a ventoinha 6 para, como resultado, regular a quantidade do resfriamento de ar/vazão do ar da refrigeração.
[037] A Fig. 5 mostra a sonda de amostragem de gás 1’ da fig. 2a em uma situação de instalação específica em uma parede 18 que encerra um espaço de processo 17. Na modalidade exemplar ilustrada, a sonda de amostragem de gás 1’ leva ao espaço de processo 17 em uma maneira embutida com a parede 18. Além disso, o perfil de temperatura fora da sonda de amostragem de gás é ilustrado. A parede é construída de uma maneira de duas camadas na modalidade exemplar ilustrada, sendo que um revestimento refratário direcionado para dentro 18a e um isolamento 18b e opcionalmente uma parede de invólucro adicional são fornecidos. Procedendo de uma situação na qual o gás no espaço de processo 17 está a uma temperatura de cerca de 1200 °C, a temperatura da parede 18 no local A é cerca de 1100 °C e no ponto B é cerca de 960 °C, enquanto ela somente mede cerca de 200 °C na parte de fora na região do ponto C. Fora da parede, na região D, a temperatura ambiente de, por exemplo, 30 °C prevalece.
[038] A Fig. 6 mostra um diagrama que ilustra a entrada de calor na sonda de amostragem de gás como um resultado da situação de instalação de acordo com a fig. 5. Neste caso, o calor é introduzido, em particular, na parte da frente, ligada à parede 18, da sonda de amostragem de gás por conta do ambiente quente (parede, espaço de processo) (região de absorção de calor), enquanto a parte traseira da sonda de amostragem de gás emite energia térmica para fora, como resultado do contato com o ar ambiente (região de emissão de calor). A entrada de calor ou emissão de calor é simbolizada por setas nestas regiões.
[039] A Fig. 7 ilustra a entrada de calor e saída de calor com relação ao tubo de amostragem de gás 2’, sendo que o tubo de amostragem de gás quente emite a energia térmica para o sistema de resfriamento circundante, em particular o ar da refrigeração, na região da frente tendo a extremidade frontal 1’a, enquanto o ar da refrigeração introduz energia térmica no tubo de amostragem de gás na região traseira tendo a extremidade traseira 1’b. A emissão térmica e entrada térmica são novamente simbolizadas por setas nessas regiões.
[040] O perfil de temperatura associado do gás removido 19 a ser analisado e a temperatura do tubo de amostragem de gás 2’ são aparentes a partir da fig. 8 ao longo do comprimento da sonda de amostragem de gás. Pode ser visto que o gás 19 a ser analisado é resfriado a partir de sua temperatura de remoção a cerca de 1200 °C para cerca de 200 °C, enquanto a temperatura do tubo de amostragem de gás tem um nível de temperatura muito menor na extremidade frontal 1’a e a temperatura é adaptada a uma temperatura do gás 19 a ser analisado na direção da extremidade traseira 1’b.
[041] Paralelo ao mesmo, a fig. 9 mostra a faixa de temperatura de fluxo 14a do ar da refrigeração por meio de linhas pontilhadas e a faixa de temperatura de retorno 14b do ar da refrigeração por meio de linhas sólidas. É muito claramente aparente aqui que a temperatura do gás de refrigeração é maior na região da abertura de alimentação do ar de refrigeração do que na região da abertura de descarga do ar de refrigeração. Esta distribuição de temperatura muito rara é conseguida pelo fato de que o ar da refrigeração distribui o calor a partir da região frontal 1 ’a da sonda de amostragem de gás para a região traseira 1’b e simultaneamente resfria o gás 19 a ser analisado. Além disso, a sonda de amostragem de gás emite para fora, em particular nas regiões nas quais não é instalada na parede 18. A forte ação de resfriamento no gás a ser analisado baseia-se principalmente também no fato de que, aproximadamente, 500 vezes a 2500 vezes a quantidade do ar da refrigeração é alimentada em comparação com a quantidade do gás a ser analisado. De modo a ser capaz de dissipar o calor facilmente a partir da região frontal 1’a para a região traseira 1’b, é convenientemente feito uso de um material tendo alta condutividade térmica, por exemplo nanotubos de carbono. O isolamento 12 serve principalmente para garantir que nenhum calor adicional é introduzido do exterior para a sonda de amostragem de gás. Para melhorar a distribuição do calor ao longo do tubo de amostragem de gás, o ar da refrigeração 14 é conduzido na sonda de amostragem de gás com fluxo turbulento. O fluxo turbulento necessário é gerado por meio da seleção correspondente dos parâmetros “vazão do fluido” e “viscosidade”, que influenciam o número de Reynolds que é característico para o fluxo e a qualidade da superfície da parede do tubo. Além disso, a geração do fluxo turbulento pode ser suportada por uma superfície áspera correspondentemente das paredes de delimitação da zona de resfriamento.
[042] Através da ventoinha 6 e o aquecedor de ar 7, o ar da refrigeração pode ser adaptado às condições externas em termos de sua vazão/quantidade e sua temperatura, para evitar o resfriamento excessivo do gás a ser analisado abaixo da temperatura do ponto de condensação dos componentes contidos no gás a ser analisado e também para conseguir a equalização do perfil de temperatura ao longo da sonda de amostragem de gás.
[043] Com relação à fig. 10, uma explicação é dada em relação a como ambos os alvos podem ser atingidos. Verificou-se ser vantajoso para a espessura da parede t1 do tubo de amostragem de gás 2 e a espessura da parede t2 do invólucro externo 3 serem definidas com relação à área transversal do fluxo do tubo de amostragem de gás com o diâmetro interno D de modo que a área que é formada a partir das superfícies anulares com as espessuras de parede t1 e t2 seja maior que ou igual a 0,4 vezes a área transversal do fluxo do tubo de amostragem de gás.
Claims (21)
1. Método para operar uma sonda de amostragem de gás (1), no qual um gás (19) a ser analisado é removido de um espaço de processo (17) na região de uma extremidade frontal (1a) de um tubo de amostragem de gás (2) e é conduzido através do tubo de amostragem de gás (2) na medida de uma extremidade traseira (1 b) e no processo é resfriado na medida que o ar da refrigeração (14) é conduzido entre o tubo de amostragem de gás (2) e pelo menos um invólucro externo (3) que envolve o tubo de amostragem de gás, sendo que o ar da refrigeração é alimentado e descarregado na extremidade traseira do tubo de amostragem de gás e a temperatura do gás a ser analisado é maior na região da extremidade dianteira do tubo de amostragem de gás do que uma temperatura do ar da refrigeração alimentado, e a sonda de amostragem de gás, pelo menos próxima à extremidade traseira do tubo de amostragem de gás, emite energia térmica para fora, caracterizado pora temperatura do ar da refrigeração alimentado (14) ser maior do que uma temperatura do ar da refrigeração descarregado.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado poro ar da refrigeração ser conduzido a partir da extremidade traseira para a dianteira do tubo de amostragem de gás (2) e de volta para extremidade traseira.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado poro ar da refrigeração (14) ser conduzido em um circuito.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pora temperatura do ar da refrigeração descarregado (14) ser aumentada antes do ar da refrigeração descarregado ser alimentado novamente.
5. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pora temperatura do ar da refrigeração descarregado ser medida e um aquecedor de ar (7) ser acionado dependendo da temperatura medida de modo que a temperatura do ar da refrigeração conduzido no circuito esteja em um valor de valor nominal prescrito em uma região onde o ar de refrigeração é alimentado na extremidade traseira (1b) do tubo de amostragem de gás (2).
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado poro gás a ser analisado ser resfriado a partir da extremidade dianteira para a traseira do tubo de amostragem de gás (2) ao máximo para uma temperatura mínima que é maior do que ou igual à temperatura a um ponto de condensação dos componentes contidos no gás a ser analisado.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pora temperatura do ar de resfriamento alimentado é mais alta na extremidade traseira (1 b) do tubo de amostragem de gás (2) do que a temperatura do gás a ser analisado na extremidade traseira do tubo de amostragem de gás, em que a temperatura do ar de resfriamento descarregado é menor ou igual à temperatura do gás a ser analisado na extremidade traseira do tubo de amostragem de gás.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado porum perfil de temperatura do tubo de amostragem de gás (2) ao longo de todo o seu comprimento ser ajustada de tal modo que uma temperatura mínima seja superior ou igual à temperatura a um ponto de condensação dos componentes contidos no gás a ser analisado.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pora temperatura do ar da refrigeração descarregado ser aumentada por pelo menos 20°C antes que o ar de resfriamento descarregado seja alimentado novamente.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pora temperatura do ar da refrigeração alimentado ser definida em uma faixa de 100QC a 600QC em uma região da extremidade traseira (1b) do tubo de amostragem de gás (2).
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pora temperatura do gás a ser analisado estar em uma faixa de 200QC a 16009C antes da remoção.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pora temperatura do gás removido e a ser analisado ser resfriada em pelo menos 50% a partir da extremidade frontal para a traseira do tubo de amostragem de gás (2).
13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pora temperatura do ar da refrigeração descarregado ser menor que ou igual a uma temperatura do tubo de amostragem de gás (2) em uma região da extremidade traseira do tubo de amostragem de gás (2).
14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pora sonda de amostragem de gás estar disposta no espaço de processo de tal modo que a sonda de amostragem de gás absorve calor em uma região frontal e emite calor em uma região traseira, sendo que, em um balanço geral de calor, a sonda de amostragem de gás emite mais calor do que a sonda de amostragem de gás absorve.
15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado poruma diferença entre calor absorvido e calor emitido pela sonda de amostragem de gás corresponde à soma do calor de refrigeração do gás (19) a ser analisado e do ar da refrigeração (14).
16. Dispositivo de amostragem de gás compreendendo uma sonda de amostragem de gás (1), que tem um tubo de amostragem de gás (2) para remover um gás a ser analisado em uma região de uma extremidade frontal (1a) do tubo de amostragem de gás e conduzir o gás para ser analisado através do tubo de amostragem de gás (2) na medida de uma extremidade traseira (1b), do tubo de amostragem de gás, em que o tubo de amostragem de gás (2) é envolto por pelo menos um invólucro externo (3), em qual se forma uma zona de resfriamento que se estende ao longo do comprimento do tubo de amostragem de gás (2), a referida zona de resfriamento tendo na região da extremidade traseira do tubo de amostragem de gás uma abertura de alimentação do ar de refrigeração para descarga do ar de refrigeração da zona de resfriamento e uma abertura de descarga do ar de refrigeração (5) para descarga do ar de refrigeração da zona de resfriamento, em que a sonda de amostragem de gás, pelo menos próxima à extremidade traseira do tubo de amostragem de gás emite energia térmica para fora, caracterizado pora abertura de descarga do ar de refrigeração (5) e a abertura de alimentação do ar de refrigeração (4) serem conectadas para formar um circuito fechado e um aquecedor de ar (7) para aumentar a temperatura do ar de refrigeração a ser descartado entre a abertura de descarga do ar de refrigeração (5) e a abertura de alimentação do ar de refrigeração (4).
17. Dispositivo de amostragem de gás, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado poro gás a ser analisado é removido de um espaço de processo em que a sonda de amostragem de gás estar disposta no espaço de processo de modo que a sonda de amostragem de gás forme uma região de absorção de calor em uma região frontal da sonda de amostragem de gás e uma região de emissão de calor em uma região traseira da sonda de amostragem de gás.
18. Dispositivo de amostragem de gás, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado poro aquecedor de ar (7) ser conectado a um dispositivo de controle (15) que aciona o aquecedor de ar (7) na dependência de um sinal de temperatura a partir de um dispositivo de medição de temperatura (16), sendo que o dispositivo de medição de temperatura (16) detecta a temperatura do ar da refrigeração descarregado.
19. Dispositivo de amostragem de gás, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pora zona de resfriamento formada entre o tubo de amostragem de gás (2’) e o invólucro externo (3’) ser dividida em duas metades (8’a, 8’b) que se estendem ao longo do comprimento do tubo de amostragem de gás, as referidas duas metades sendo conectadas na região frontal da sonda de amostragem de gás (2’) através de uma região de sobrecarga (9’) e a abertura de alimentação do ar de refrigeração (4’) e a abertura de descarga do ar de refrigeração (5’), sendo cada um descartado em uma das duas metades em uma região traseira (1’b) da sonda de amostragem de gás (1 ’).
20. O dispositivo de amostragem de gás, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pora zona de resfriamento formada entre o tubo de amostragem de gás (2”) e o invólucro externo (3”) ter dois espaços anulares (8”c, 8”d) que são dispostos concentricamente um com o outro, os referidos dois espaços anulares (8”c, 8”d) sendo conectados em uma região frontal (1 ”a) da sonda de amostragem de gás (1 ”) através de uma região de sobrecarga (9”), e a abertura de alimentação do ar de refrigeração (4”) e a abertura de descarga do ar de refrigeração (5”) são descartados cada um em um dos dois espaços anulares (8”c; 8”d) em uma região traseira da sonda de amostragem de gás.
21. O dispositivo de amostragem de gás, caracterizado porum tubo de amostragem de gás para conduzir um gás a ser analisado a partir de uma região próxima a uma extremidade frontal do tubo de amostragem de gás até uma extremidade traseira do tubo de amostragem de gás; um revestimento externo que envolve o tubo de amostragem de gás, de modo que exista uma zona de resfriamento entre o revestimento externo e o tubo de amostragem de gás, em que a zona de resfriamento possui, em uma região da extremidade traseira do tubo de amostragem de gás, uma abertura de alimentação de ar de resfriamento para alimentação ar de resfriamento na zona de resfriamento e uma abertura de descarga de ar de resfriamento para descarregar o ar de resfriamento da zona de resfriamento, em que a abertura de descarga de ar de resfriamento e a abertura de alimentação de ar de resfriamento são conectadas e formam parte de um circuito através do qual o fluxo de resfriamento de ar; e um aquecedor para aumentar a temperatura do ar de resfriamento que é descarregado antes que o ar de resfriamento seja alimentado na abertura de alimentação do ar de resfriamento, o aquecedor sendo disposto entre a abertura de descarga do ar de resfriamento e a abertura de alimentação do ar de resfriamento.
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