Einrichtung zur Bestimmung von Kohlensäure mittels ihrer Absorptionsfähigkeit
für Wärmestrahlen. Die Bestimmung der Kohlensäure bei Gegenwart anderer Gase, wie
z. B. als Bestandteil des Generatorgases, erfordert entweder, wenn chemische Absorptionsverfahren
zur Bestimmung benutzt werden, einen verhältnismäßig umfangreichen Gerätesatz, oder
sie unterliegt leicht Störungen, wenn die Bestimmung mit Hilfe der Wärmeleitfähigkeit
gemacht werden soll, da in diesem Falle die Beimischung einer geringen Menge Wasserstoff
die Wärmeleitung ebensosehr beeinflußt wie die sechsfache Menge Kohlensäure. Es
ist ferner vorgeschlagen, die Kohlensäure mit Hilfe der Wärmeabsorption zu bestimmen,
die bei ihr im Vergleich zu anderen Gasen eine sehr hohe ist. Da nur die Gesamtstrahlungsabsorption
gemessen wird, so fällt gleichwohl die Anwesenheit anderer Gase praktisch meist
als Fehlerquelle erheblich ins Gewicht. Besonders ist dies der Fall, wenn geringe
Mengen Kohlensäure in einem Gemisch mit einer verhältnismäßig großen Menge absorbierender
Gase bestimmt werden sollen. Als Beispiel möge die Bestimmung der Kohlensäure in
Generatorgas durch Vergleich der Absorption des Generatorgases mit der von Luft
als Vergleichsgas dienen. Das Generatorgas enthält insbesondere so viel mehr Kohlenoxyd
als Kohlensäure, daß trotz der geringeren Absorptionsfähigkeit des Kohlenoxyds die
Messung mit einem erheblichen Fehler behaftet ist.Device for the determination of carbon dioxide by means of its absorption capacity
for heat rays. Determination of carbonic acid in the presence of other gases, such as
z. B. as a component of the generator gas, if either requires chemical absorption processes
to be used for the determination, a relatively extensive set of equipment, or
it is easily subject to interference when the determination is made with the aid of thermal conductivity
should be made, since in this case the admixture of a small amount of hydrogen
the conduction of heat is influenced just as much as six times the amount of carbonic acid. It
it is also proposed to determine the carbon dioxide with the help of heat absorption,
which in her case is very high compared to other gases. Since only the total radiation absorption
is measured, the presence of other gases practically mostly falls
significant as a source of error. This is especially the case when low
Amounts of carbonic acid in a mixture with a relatively large amount of absorbent
Gases are to be determined. As an example, let the determination of the carbonic acid in
Generator gas by comparing the absorption of the generator gas with that of air
serve as reference gas. In particular, the generator gas contains so much more carbon monoxide
than carbonic acid, that in spite of the lower absorption capacity of the carbon dioxide the
Measurement is fraught with a significant error.
Die Erfindung betrifft ein Mittel, um diesen Fehler so weit unschädlich
zu machen, daß die Absorptionsbestimmungen für Mischungen mit geringem Kohlensäuregehalt
praktisch verwertbar werden. Diese besteht darin, den Teil der Strahlung in demjenigen
Wellenbereich, der hauptsächlich von den der Kohlensäure beigemischten Gasen, besonders
Kohlenoxyd, absorbiert wird, nicht aber von der Kohlensäure selbst, durch ein geeignetes
Absorptionsmittel zu schwächen, dadurch den Einfluß der Beimischungen auf das Meßergebnis
zu verringern und die Fehler in praktisch zulässige Grenzen einzuengen. Würde es
gelingen, durch ein Absorptionsmittel alle Strahlungen in dem Bereich der Kohlenoxydabsorption
zu verschlucken, so würde der Kohlenoxydgehalt überhaupt keinen Einfluß auf das
Meßergebnis mehr haben. Das an sich naheliegende Mittel, die Beimengungen durch
absorbierende Substanzen unschädlich zu machen, in deren Absorptionsbereich die
Absorptionsbande der Beimengungen fallen, scheint zunächst nicht anwendbar. Man
hat nämlich bei der Mischung von Kohlensäure mit Kohlenoxyd den Fall, daß die wichtigste
Absorptionsbande jedes der beiden Gase sich mit der wichtigsten des anderen etwas
überschneidet, so daß es nicht möglich ist, die von dem Kohlenoxyd absorbierten
Strahlen durch das weitere Absorptionsmittel zu unterdrücken, dagegen die von der
Kohlensäure absorbierten zu erhalten. Es hat sich aber gezeigt, daß trotz dieses
störenden Umstandes es möglich ist, durch stärkere Absorption der Wellenlängen der
Kohlenoxydbande den Meßfehler genügend zu verringern, dadurch, daß man ein Absorptionsmittel
verwendet, das seine Absorptionsfähigkeit gerade in dem Gebiete, wo die Kohlensäure-
und Kohlenoxydbande zusammenfallen, sehr stark ändert, und zwar in dem Sinne, daß
die Absorption hauptsächlich die Kohlenoxydbande trifft. Dieses Mittel ist der Quarz.
Die Verhältnisse sind in Abb. r schematisch dargestellt. Als Abszissen eines rechtwinkligen
Koordinationssystems sind Wellenlängen in ,u aufgetragen, als Ordinaten für die
wichtigste Bande die Absorption der Kohlensäure in Kurve ca, des Kohlenoxyds in
Kurve b und die Durchlässigkeit für Quarz in Kurve c. Man erkennt, daß der Quarz
etwa von .4,6 ,u ab nach größeren Wellenläng:-n zu schnell stärker absorbiert. Versuche
haben ergeben, daß die Strahlung, die von dem Kohlenoxyd absorbiert werden würde,
durch das Ouarzfilter zum großen Teil vernichtet wird, so daß die Wirkung dieselbe
ist, als ob das Kohlenoxyd in entsprechend geringerer Menge vorhanden wäre, und
daß die verbleibende
Wirkung des Kohlenoxydes für praktisch in
Betracht kommende Verhältnisse in so geringem Grade schwankt, daß es für die erforderliche
Genauigkeit genügt, den stets bekannten Durchschnittswert des Kohlenoxydgehaltes
in Rechnung zu ziehen und darnach die von der Kohlensäure hervorgerufene Absorption
zu bestimmen. Man kann die Verhältnisse auch so auffassen: Der Betrag der Quarzabsorption,
der die von der Kohlensäure und dem Kohlenoxyd absorbierbaren Strahlungsmengen gleichmäßig
trifft, wirkt wie eine Vergrößerung der Schichtdicke beim Prüfgas, während die entsprechende
Beeinflussung des Vergleichsgases wegen der anderen Verteilung der Energie im Absorptionsspektrum
geringer ist. Soweit aber die Quarzabsorption die Absorption im Kohlenoxyd stärker
verringert als die in der Kohlensäure, dient sie zur Beschränkung des Meßfehlers.
Die Dicke der Quarzschicht muß so gewählt werden, daß eine genügende prozentische
Einschränkung des Meßfehlers erfolgt, daß aber andererseits die das Prüfgas treffende
Strahlungsenergie in dem Bereich der fraglichen Banden nicht zu sehr geschwächt
wird, damit nicht zu große Anforderungen an die Empfindlichkeit des Anzeigegerätes
gestellt werden.The invention relates to a means of eliminating this error as far as possible
to make that the absorption provisions for low carbon mixtures
become practically usable. This consists in the part of the radiation in the person
Wave range, mainly from the gases added to the carbonic acid, especially
Carbon dioxide, is absorbed, but not from the carbon dioxide itself, by a suitable one
To weaken absorbents, thereby reducing the influence of the admixtures on the measurement result
to reduce and to narrow the errors within practically permissible limits. It would
through an absorbent all radiation in the area of carbon oxide absorption succeed
swallowed, the carbon dioxide content would have no effect on it
Have more measurement result. The obvious means, the admixtures through
to make absorbent substances harmless, in their absorption range the
The absorption band of the admixtures falls, does not seem to be applicable at first. Man
in the case of the mixture of carbonic acid with carbonic oxide it is the most important
The absorption band of each of the two gases is somewhat related to the most important of the other
overlaps so that it is not possible for those absorbed by the carbon dioxide
To suppress rays through the further absorbent, on the other hand that of the
Carbonic acid to get absorbed. But it has been shown that despite this
disturbing circumstance it is possible due to stronger absorption of the wavelengths of the
Carbon oxide band to reduce the measurement error sufficiently by using an absorbent
used, its absorption capacity precisely in the area where the carbonic acid
and carbon oxide bands coincide, changes very strongly, in the sense that
the absorption hits mainly the carbon oxide band. This means is the quartz.
The relationships are shown schematically in Fig. R. As the abscissa of a right-angled
Coordination system, wavelengths are plotted in, u, as the ordinates for the
the most important band is the absorption of carbonic acid in curve ca, of carbon dioxide in
Curve b and the transmittance for quartz in curve c. You can see that the quartz
from about .4.6, u down to greater wavelength: -n absorbed more quickly too quickly. try
have shown that the radiation that would be absorbed by the carbon monoxide
is largely destroyed by the quartz filter, so that the effect is the same
is as if the carbon dioxide were present in a correspondingly smaller amount, and
that the remaining
Effect of carbon dioxide for practically in
The conditions under consideration fluctuate to such an extent that it is necessary for the required
Accuracy is sufficient, the always known average value of the carbon oxide content
to take into account and then the absorption caused by the carbonic acid
to determine. The relationships can also be understood as follows: The amount of quartz absorption,
that the amounts of radiation that can be absorbed by carbon dioxide and carbon dioxide are uniform
hits, acts like an increase in the layer thickness of the test gas, while the corresponding
Influence on the reference gas due to the different distribution of energy in the absorption spectrum
is less. But as far as the quartz absorption, the absorption in carbon dioxide is stronger
less than that in carbonic acid, it serves to limit the measurement error.
The thickness of the quartz layer must be chosen so that a sufficient percentage
The measurement error is restricted, but on the other hand the one that hits the test gas
Radiant energy in the area of the bands in question not weakened too much
so that there are not too great demands on the sensitivity of the display device
be asked.
Die Anordnung der Apparatur kann beispielsweise nach dem Schema gemäß
Abb. 2 geschehen. Zum Vergleich kommt die Absorption zweier Gasmengen, des Prüfgases
einerseits und eines Vergleichsgases, z. B. Luft, andererseits, die in zwei Kammern
i und a eingeschlossen sind. Auf der einen Seitder Kammern befindet sich als Strahlungsquelle
beispielsweise ein elektrisch geheiztes Blech 3, auf der anderen Seite befinden
sich die Bolometerwiderstände 4 und 5, deren durch die Absorption beeinflußten Temperaturen
mittels eines an sich bekannten elektrischen Meßverfahrens derart verglichen werden,
claß ein bestimmter Ausschlag des Meßgerätes 6 einen bestimmten Temperaturunterschied
der Widerstände 4 und 5 und damit einer bestimmten Absorption in der Prüfgaskammer
i entspricht. Beispielsweise können die beiden Bolometerwiderstände Teile zweier
Wheatstonscher Brücken sein, deren Brückenströme in einem Verhältnisstrommesser
verglichen werden. Gemäß der Erfindung wird in einer solchen Anordnung zwischen
Strahlungsquelle, 3 und Bolometerwiderständen 4, 5 im Strahlenbereich beider Gase
eine gleich stark wirkende Menge Quarz angebracht, die in dem Beispiel der Zeichnung
in Form von Fenstern 7, 8, g, io an den Gaskammern angeordnet ist. In dem Strahlenbüschel
des Vergleichsgases können die Quarzfilter auch entbehrt werden. Um die Anwendung
der Einrichtung zu zeigen, sind in Abb. 3 durch Versuche zu ermittelnde Absorptionskurven
d von Kohlensäure und e von Kohlenoxyd bei Anwendung des Quarzfilters schematisch
wiedergegeben, für den Prozentgehalt als Abszisse und den Galvanometerausschlag
a als Ordinate. Durch dieMessung bestimmt wird der Wert der Gesamtabsorption für
Kohlensäure, Kohlenoxyd und andere Bestandteile, der bei gleichbleibendem Kohlenoxydgehalt
und wechselndem Kohlensäuregehalt durch eine der Kurve d äquidistante Kurve f dargestellt
würde. Mit einem bekannten Durchschnittswert des Kohlenoxydgehaltes kann man aber
rechnen, da, wie bemerkt, die Schwankungen des Kohlenoxydgehaltes bei Anwendung
der Erfindung keine unzulässigen Fehler mehr ergeben. Es sei beispielsweise als
mittlerer Kohlenoxydgehalt ein solcher von 25 Prozent angenommen. Dann würde allgemein
die zur Abszisse 25 gehörige Ordinate der Kohlenoxydabsorptionskurve e von dem der
Gesamtabsorption entsprechenden Ausschlag abzuziehen sein, um die Ordinate der Kohlensäurekurve
zu erhalten, aus der man dann den gesuchten Wert als Abszisse bestimmen würde. Dabei
ist der Einfachheit halber Proportionalität von Ausschlag und Absorption vorausgesetzt.
Kommt aber ein für allemal, wie dies meist der Fall sein wird, immer derselbe Prozentgehalt
an Kohlenoxyd als Durchschnittswert in Frage, so kommt auch nur eine einzige Kurve
d der Meßwerte in Frage.- Es erübrigt sich dann, die zu dem Meßergebnis zugehörige
Ordinate der Kohlensäurekurve f erst zu bestimmen, man kann vielmehr unmittelbar,
da jedem Meßwert ein bestimmter Kohlensäurewert zugehört, auf die Abszisse schließen.The arrangement of the apparatus can, for example, according to the scheme according to
Fig. 2 happen. The comparison is made between the absorption of two gas quantities, the test gas
on the one hand and a reference gas, e.g. B. air, on the other hand, which is in two chambers
i and a are included. There is a radiation source on one side of the chambers
for example, an electrically heated sheet 3, are located on the other side
the bolometer resistances 4 and 5, their temperatures influenced by the absorption
be compared by means of an electrical measuring method known per se in such a way that
A certain deflection of the measuring device 6 claß a certain temperature difference
of resistors 4 and 5 and thus a certain absorption in the test gas chamber
i corresponds to. For example, the two bolometer resistors can be parts of two
Wheatstone bridges, whose bridge currents in a ratio ammeter
be compared. According to the invention, in such an arrangement between
Radiation source, 3 and bolometer resistors 4, 5 in the radiation range of both gases
an equally strong amount of quartz is attached, as in the example in the drawing
is arranged in the form of windows 7, 8, g, io on the gas chambers. In the bundle of rays
The quartz filters can also be dispensed with the reference gas. To the application
to show the device are absorption curves to be determined by experiments in Fig. 3
d of carbonic acid and e of carbon dioxide when using the quartz filter schematically
shown, for the percentage as the abscissa and the galvanometer deflection
a as the ordinate. The measurement determines the value of the total absorption for
Carbonic acid, carbon dioxide and other constituents, with constant carbon dioxide content
and changing carbon dioxide content represented by a curve f equidistant to curve d
would. With a known average value of the carbon oxide content one can, however
As noted, calculate the fluctuations in the carbon dioxide content when used
the invention no longer result in inadmissible errors. For example, let it be as
average carbon oxide content of 25 percent assumed. Then it would be general
the ordinate of the carbon oxide absorption curve e belonging to the abscissa 25 of that of the
Total absorption must be subtracted from the corresponding deflection to the ordinate of the carbonic acid curve
from which one would then determine the desired value as the abscissa. Included
Proportionality of deflection and absorption is assumed for the sake of simplicity.
But once and for all, as is usually the case, always the same percentage
of carbon dioxide as an average value, there is only one curve
d of the measured values in question. It is then unnecessary to add the values associated with the measurement result
To determine the ordinate of the carbon dioxide curve f, one can rather directly,
since every measured value has a specific carbon dioxide value, draw on the abscissa.