2 Opublikowano dnia 13 pazdziernika 1962 r. #?l**, tom mum&M Lrtawf POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 46120 KI. 42 1, 4/16 Edmund Romer Gliwice, Polska Tomasz Romer Gliwice, Polska Sposób wyznaczania zawartosci okreslonego skladnika mieszaniny gazowej Patent trwa od dnia 8 maja 1961 r.Istnieje wiele znanych sposobów wyznacza¬ nia zawartosci okreslonego skladnika mieszani¬ ny gazowej, które wykorzystuja zmiany strat cieplnych grzejnika elektrycznego, umieszczone¬ go w analizowanym gazie. Straty te sa zalez¬ ne od skladu gazu, a zatem i zawartosci wy¬ znaczonego skladnika. Temperatura grzejnika przy stalym jego zasilaniu jest wiec funkcja skladu analizowanej mieszaniny galowej. Do najbardziej znanych sposobów nalezy tak zwa¬ ny sposób termokonduktometryczny, wykorzy¬ stujacy róznice przewodnosci cieplnej wyzna¬ czanego skladnika gazowego w stosunku do przewodnosci reszty mieszaniny gazowej. Przy tym sposobie stwarza sie warunki, w których pomiarowy grzejnik zasilany ze stabilizowanego zródla elektrycznego traci cieplo przez prze¬ wodzenie cieplne otaczajacego gazu, przy czym inne rodzaje strat sa znikome, albo stosunkowo male i niezmienne. W takich warunkach tem¬ peratura grzejnika jest funkcja przewodnosci cieplnej otaczajacego go gazu, zatem takze fun¬ kcja zawartosci wyznaczanego skladnika, o ile ten posiada przewodnosc cieplna dostatecznie rózna od przewodnosci reszty mieszaniny gazo¬ wej.Aby spelnic warunek ograniczenia innych strat poza stratami przez przewodnictwo cieplne gazów, lub aby zapewnic ich niezmiennosc, ko¬ nieczne jest zastosowanie takiej wymiany bada¬ nego gazu w otoczeniu grzejnika, aby straty unoszenia cieplnego byly znikome lub co naj¬ mniej ustalone. W tym celu stosuje sie rózne sposoby wymiany gazu, jak droga dyfuzji, uno¬ szenia cieplnego lub powolnego przeplywu.Wszystkie wymienione rodzaje wymiany gazu sa powolne, wskutek czego analizatory, dziala¬ jace na zasadzie termokondukitometrycznej ma¬ ja duze stale czasowe.Przy stosowaniu sposobów termokondaktome- trycznych mozna bylo osiagnac stala czasowa rzedu kilku sekund, a przecietnie rzedu kilku¬ dziesieciu sekund do kilku minut.Przy niektórych pomiarach wymagana Jest bardzo mala stala czasowa rzedu ulamków se¬ kundy. Przykladem takiego pomiaru jest za¬ bezpieczenie przed wybuchem garów palnych w przypadkach, gdy istnieje niebezpieczenstwo naglego zwiekszenia sie stezenia tych gazów, na przyklad- w kopalniach. Skrócenie stalej czaso¬ wej jest takze bardzo pozadane, gdy analizator jest czescia skladowa obwodu automatycznej re¬ gulacji. * Próbowano skrócic sltaia czasowa przez za¬ stosowanie wymuszonego przeplywu badanego gazu przez grzejnik na przyklad stosujac wiek¬ sze róznice cisnien. Pomiary jednak wykony¬ wane tym ostatnim sposobem nie byly dokladne i odtwarzalne. Przy pomiarach tych nie uwzgled¬ niano faktu, ze w przypadku szybszego prze¬ plywu gazu przez urzadzenie na wynik pomiaru wplywa lepkosc tego gazu. Gaz na swojej dro¬ dze napotyka na wiele oporów przeciwdzialaja¬ cych jego przeplywowi, od którego szybkosci zalezy wynik pomiaru. Szybkosc ta nawet w przypadku stalej róznicy cisnien byla zmien¬ na, bowiem zalezala od sumy wszystkich opo¬ rów przeplywu gazu przez urzadzenie, a w zna¬ nych sposobach suma oporów przeplywu gazu nie byla stala. Gaz przeplywal przez rurkfl, ka- pilary, pluczki itp., napotykajac wszedzie na zmienne opory przeplywu, nie uwzgledniane w koncowym wyniku, a jak juz wspomniano majace duzy wplyw na Iten wynik.Stwierdzono, ze wad powyzszych mozna unik¬ nac i otrzymac przy stalej czasowej rzedu ulam¬ ków sekundy odtwarzalne wyniki pomiaru, je¬ zeli wedlug wynalazku ma drodze badanego ga¬ zu przeplywajacego przy stalej róznicy cisnien przez komory miernicze z umieszczonym w ich wnetrzu grzejnikiem pomiarowym umiesci sie element wytwarzajacy w czasie pomiaru staly opór przeplywu wielokrotnie wiekszy co do wielkosci od sumy wszystkich oporów przeply¬ wu, na 'jakie napotyka gaz w urzadzeniu i pro¬ porcjonalny do lepkosci gazu badanego. Ele¬ mentem takim moze byc na przyklad rurka o malej srednicy lub kapilara. W tych warun¬ kach oddawanie ciepla przez grzejnik pomiaro¬ wy jest funkcja lepkosci gazu (od której zalezy szybkosc przeplywu gazu przez komory oraz od ciepla wlasciwego, gestosci i przewodnosci cieplnej gazu. Wspomniany element stwarzaja¬ cy duzy opór przeplywu gazu pozwala w kon¬ cowym obliczeniu pominac inne opory, których suma jest wielokrotnie mniejsza od tego celowo wedlug wynalazku zastosowanego oporu. Stra¬ ty cieplne grzejnika na jednostke czasu wyraza nastepujacy przyblizony wzór: q = (aa + by -) e gdzie oznaczaja: A, 7,77 Cp, kolejno — przewod¬ nosc cieplna, gestosc, cieplo wlasciwe i lepkosc gazu, 0 — róznice temperatury grzejnika i oto¬ czenia, A i B — wspólczynniki zalezne od ge¬ ometrii przyrzadu * wielkosci podcisnienia za¬ sysajacego, które wyznacza sie doswiadczalnie przez pomiar strat cieplnych przy przeplywie i bez przeplywu gazu.Sposób wedlug wynalazku mozna stosowac takze do pomiarów porównawczych, przepusz¬ czajac na przyklad gaz wzorcowy przez element z oporem przeplywu równym elementowi, przez który przeplywa badany gaz wzorcowy do in¬ nej komory mierniczej. W sposobie wedlug wy¬ nalazku przeplyw gazu jest istotnym czynni¬ kiem wspóldecydujacym o oddawaniu ciepla przez grzejnik, a nie czynnikiem przeszkadza¬ jacym, jak to jest w znanym sposobie termo- konduktometrycznym. We wzorze okreslajacym straty cieplne przy sposobie termokonduktome- trycznym brak jest drugiego czlonu w nawiasie.Ponizej .omówiono dokladnie droge jaka prze¬ chodza gazy badany i porównawczy w przykla¬ dowo przedstawionym na rysunku urzadzeniu do stosowania sposobu wedlug wynalazku.Komory miernicze 1 i 2 wykonane w bloku metalowym 3 -polaczone sa rurkami 4 i 5 z urza¬ dzeniem, wytwarzajacym stale podcisnienie. Do komór mierniczych 1 i 2 dolaczone sa szczelnie rurki o malej wewnetrznej srednicy (kapilary) 6 i 7, stanowiace staly duzy opór przeplywu ga¬ zu i laczace komory miernicze z komorami 8 i 9, z których jedna zapelniona jest gazem porów¬ nawczym, a druga badanym.Gaz porównawczy i badany doplywaja rur¬ kami 10 i 11, a jego nadmiar wyplywa na zew¬ natrz otworami 12 i 13, co zapewnia równosc cisnien w komorach 8 i 9. Gazy plyna przez ka¬ pilary 6 i 7 do komór rmerniczyos 1, 2 i na¬ stepnie poprzez rurki 4 i 5 opuszczaja urzadze¬ nie.W komorach (mierniczych 1 i 2 umieszczone sa grzejniki elektryczne 14 i 15, wykonane z ma¬ terialu o duzym temperaturowym wspólczynni¬ ku opornosci. Grzejniki te stanowda dwie gale¬ zie mostka; pozostale wykonane sa z dwu opo¬ rów stalych 16 i 17. Mostek zasilany jest ze — 2 —stabilizowanego zródla 18. Do pomiaru napiecia na przekatnej mostka sluzy miernik 19.Napiecie nierównowagi mostka jest funkcja wielkosci strat cieplnych Q wedlug podanego wyzej wzoru, zatem takze i zawartosci wyzna¬ czonego skladnika w mieszaninie gazowej. PL