RU58699U1 - Устройство для приготовления газовой смеси с заданным содержанием кислорода - Google Patents

Устройство для приготовления газовой смеси с заданным содержанием кислорода Download PDF

Info

Publication number
RU58699U1
RU58699U1 RU2006122077/22U RU2006122077U RU58699U1 RU 58699 U1 RU58699 U1 RU 58699U1 RU 2006122077/22 U RU2006122077/22 U RU 2006122077/22U RU 2006122077 U RU2006122077 U RU 2006122077U RU 58699 U1 RU58699 U1 RU 58699U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carrier gas
oxygen
gas
gas mixture
cell
Prior art date
Application number
RU2006122077/22U
Other languages
English (en)
Inventor
Анатолий Константинович Семчевский
Александр Михайлович Габа
Геннадий Егорович Плаксин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "АНГАРСКОЕ-ОКБА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "АНГАРСКОЕ-ОКБА" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "АНГАРСКОЕ-ОКБА"
Priority to RU2006122077/22U priority Critical patent/RU58699U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU58699U1 publication Critical patent/RU58699U1/ru

Links

Landscapes

  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

Устройство относится к области аналитического приборостроения, в частности, к устройствам для приготовления газовых смесей, необходимых для калибровки, настройки и проверки анализаторов кислорода в газовых смесях. Устройство содержит баллон с газом-носителем, находящимся под давлением, каналы для прохождения газа-носителя и газовой смеси, расположенные по ходу газа-носителя и газовой смеси регулятор расхода, дозирующая кулонометрическая твердоэлектролитная ячейка, за которой расположена потенциометрическая твердоэлектролитная ячейка. С помощью последней через задатчик концентрации кислорода, блок коррекции, усилитель мощности и измерительный усилитель осуществляется контроль и управление кулонометрической ячейкой.

Description

Устройство относится к области аналитического приборостроения, в частности, к устройствам для приготовления газовых смесей, необходимых для калибровки, настройки и проверки (поверки) анализаторов кислорода в газовых смесях.
Известно устройство для приготовления газовой смеси в динамическом режиме, когда в поток газа-носителя с помощью дозатора вводится дозируемый газ (авторское свидетельство №469270, Кл. G 01 F 13/00, 1975). Известное устройство характеризуется недостаточной точностью и нестабильностью работы.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство с электрохимическим дозированием кислорода (см. книгу Я.Ваня "Анализаторы газов и жидкостей", издательство "Энергия", Москва, 1970, глава 25, стр.497-499). В этом устройстве кислород дозируется в газ-носитель жидкостным электролизером, его количество регулируется величиной электрического тока, проходящего через электролизер. Зная расход газа-носителя, можно создать необходимую концентрацию кислорода.
К недостаткам устройства необходимо отнести его сложность и громоздкость.
Вместе с кислородом из электролизера выделяется водород, т.к. в результате электролиза разлагается вода. Водород может являться мешающим фактором в газовой смеси.
Из электролизера с потоком газовой смеси выносится аэрозоль электролита, от которого необходимо избавиться.
Устройство требует точного измерения расхода газа-носителя, т.к. от точности измерения расхода зависит точность создания газовой смеси.
В процессе эксплуатации жидкий электролит расходуется и его нужно пополнять.
С помощью рассматриваемого устройства невозможно создавать с высокой точностью газовые смеси с содержанием микроконцентраций кислорода менее 0,1%. Это обстоятельство обусловлено тем, что в применяемых для этих целей газах-носителях, например, в газообразном азоте содержание кислорода соизмеримо с создаваемой концентрацией. Кроме того, для указанной области микроконцентраций, выделяемый на электроде кислород формируется в виде пузырька, что приводит к неравномерному поступлению кислорода в газ-носитель, а следовательно не выполняется условие стабильности состава газовой смеси по содержанию кислорода.
На фигуре схематически изображено предлагаемое устройство.
Устройство состоит из дозирующей кулонометрической твердоэлектролитной ячейки 1 (КТЭЯ) и потенциометрической твердоэлектролитной ячейки 2 (ПТЭЯ), выполненных, например, в виде пробирок из твердого электролита состава 0,85ZrO2+0,15Y2О3.
На внутренней и внешней поверхности пробирок нанесены методом вжигания металлические пористые электроды 3, 4, 5, 6, например, из мелкодисперсной платины. Пробирки помещены в нагреватель 7 для разогрева рабочей части, ограниченной электродами, до температуры 650-900°С, обеспечивающей кислородно-ионную проводимость твердых электролитов.
Торцы пробирок закреплены в установочных узлах 8, 9 и загерметизированы от доступа кислорода из окружающего атмосферного воздуха к внутреннему электроду пробирок (ячеек). Установочные узлы соединены между собой трубопроводом 10.
Установочный узел 8 соединен трубопроводом 11 с регулятором расхода 12 и далее с баллоном 13, в котором под давлением находится газ-носитель.
Нагреватель 7 и термопара 14, установленная у наружных электродов ячеек, подключены к регулятору температуры 15. С помощью регулятора температуры и термопары поддерживается заданная температура на электродах КТЭЯ и ПТЭЯ.
Поток газа-носителя из баллона 13 с определенным расходом, поддерживаемым регулятором расхода 12, поступает к внутреннему электроду 3 КТЭЯ, который затем, проходя в зазоре между газоподводящей трубкой и внутренней стенкой ячейки, омывает внутренний электрод 3. Наружный электрод 4 ПТЭЯ контактирует с окружающим атмосферным воздухом.
Под действием напряжения, приложенного к электродам КТЭЯ, осуществляется кулонометрический перенос кислорода из атмосферного воздуха в поток поступающего газа-носителя.
В установившемся режиме, при отсутствии кислорода в газе-носителе, на выходе из ячейки создается газовая смесь с концентрацией кислорода, которая в соответствии с законом Фарадея определяется формулой:
где С - концентрация кислорода, г/см3;
I - ток переноса кислорода, А;
М - молекулярная масса кислорода, г;
Q - расход газа-носителя, см3/с;
F - число Фарадея, Кл·моль-1.
Однако, если в газе-носителе присутствует кислород, возникают определенные трудности, связанные с учетом его содержания, особенно при создании микроконцентраций.
Для этого в предлагаемом устройстве имеется дополнительная твердоэлектролитная ячейка ПТЭЯ 2, работающая в потенциометрическом режиме и управляющая работай КТЭЯ. ЭДС потенциометрической ячейки определяется формулой:
где Е - ЭДС, В;
R - газовая постоянная, Дж/моль·К;
Т - абсолютная температура ячейки, К;
Са - концентрация кислорода в окружающем атмосферном воздухе, %;
Сгн - концентрация кислорода в газе-носителе, %.
Из уравнения (2) видно, что при постоянной концентрации кислорода в атмосферном воздухе и постоянной температуре потенциометрической ячейки величина ЭДС зависит только от концентрации кислорода в газе-носителе.
Применение потенциометрической ячейки позволило не только контролировать создаваемую концентрацию кислорода, но и автоматически ее регулировать.
На рисунке вместе с устройством приведена электрическая функциональная схема, поясняющая взаимосвязь КТЭЯ и ПТЭЯ.
Схема состоит из задатчика концентраций 16, блока коррекции 18, усилителя мощности 19 и измерительного усилителя 17.
На вход блока коррекции 18 поступает сигнал от задатчика концентраций 16, соответствующий требуемой величине создаваемой концентрации, и сигнал с ПТЭЯ, несущей информацию о действительной концентрации кислорода в газе-носителе. Выделяемый разностный сигнал в блоке коррекции 18 поступает в усилитель мощности 19, который управляет током КТЭЯ. Ток дозирующей ячейки изменяется до тех пор, пока сигнал потенциометрической ячейки не станет по величине равным, а по знаку противоположным сигналу задатчика концентраций. При этом условии в газе-носителе содержание кислорода соответствует концентрации, установленной задатчиком.
Принятое схемное решение позволяет относительно просто решить вопрос получения заданной концентрации при избытке кислорода в
исходном газе-носителе. В тех случаях, когда концентрация кислорода в исходном газе-носителе превышает необходимую, КТЭЯ откачивает кислород из газа носителя до заданного значения. Достигается это путем изменения полярности напряжения на электродах КТЭЯ.
Применение кулонометрической твердоэлектролитной дозирующей ячейки, вместо жидкостного электролизера, используемого в качестве дозирующего элемента в прототипе, упрощает конструкцию устройства для приготовления газовой смеси. КТЭЯ имеет стабильный состав и кроме кислорода не выделяет другие компоненты в газ-носитель. Она не нуждается в периодической регенерации, как жидкостной электролизер, в который периодически необходимо заливать электролит.
Применение потенциометрической твердоэлектролитной ячейки в качестве контрольной и управляющей повышает точность приготовления газовой смеси, т.к. концентрация кислорода в газе-носителе, в определенных пределах, не будет зависеть от точности установки расхода газа-носителя.
Кроме того совокупность применения ячеек КТЭЯ и ПТЭЯ позволяет работать с газом-носителем, в котором концентрация кислорода в исходном состоянии превышает необходимую.
Предлагаемое устройство особенно эффективно при приготовлении микроконцентраций кислорода.
В качестве газа-носителя могут применяться инертные газы и азот особой чистоты.
В марте-апреле 2006 года разработан, изготовлен и испытан опытный образец предлагаемого устройства под названием "Бирюза-М". Испытаниями установлено, что "Бирюза-2М" приготавливает газовые смеси на основе азота и инертных газов с содержанием объемной доли кислорода от 1·10-4 до 1% с относительной погрешностью аттестации не более ±2%. Предполагается освоить серийное производство образцов "Бирюза-М".

Claims (1)

  1. Устройство для приготовления газовой смеси с заданным содержанием кислорода, содержащий баллон с газом-носителем, каналы для прохождения газа-носителя и газовой смеси, расположенные по ходу газа-носителя, регулятор расхода и электролитический дозирующий элемент, отличающийся тем, что в качестве электролитического дозирующего элемента применена кулонометрическая твердоэлектролитная ячейка, за которой по ходу газовой смеси расположена потенциометрическая твердоэлектролитная ячейка, с помощью которой осуществляется контроль и управление кулонометрической твердоэлектролитной ячейкой через задатчик концентрации кислорода, блок коррекции, усилитель мощности и измерительный усилитель.
    Figure 00000001
RU2006122077/22U 2006-06-20 2006-06-20 Устройство для приготовления газовой смеси с заданным содержанием кислорода RU58699U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006122077/22U RU58699U1 (ru) 2006-06-20 2006-06-20 Устройство для приготовления газовой смеси с заданным содержанием кислорода

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006122077/22U RU58699U1 (ru) 2006-06-20 2006-06-20 Устройство для приготовления газовой смеси с заданным содержанием кислорода

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU58699U1 true RU58699U1 (ru) 2006-11-27

Family

ID=37665039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006122077/22U RU58699U1 (ru) 2006-06-20 2006-06-20 Устройство для приготовления газовой смеси с заданным содержанием кислорода

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU58699U1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE31916E (en) Electrochemical detection cell
US4272329A (en) Steady state mode oxygen sensor and method
US3699032A (en) Devices for the control of agents in fluids
US3650934A (en) Oxygen control and measuring apparatus
US3598711A (en) Electrochemical oxygen analyzer
JPS5926895B2 (ja) 監視されたガス環境中の所定のガス成分の分圧を測定する装置
JPS6055777B2 (ja) 可燃物センサ
Caneiro et al. Measurement and regulation of oxygen content in selected gases using solid electrolyte cells. IV. Accurate preparation of CO2-CO and H2O-H2 mixtures
US4391690A (en) Apparatus for monitoring SO2 concentrations
US4337654A (en) Natural gas calorimeter
RU58699U1 (ru) Устройство для приготовления газовой смеси с заданным содержанием кислорода
JPS5821153A (ja) 燃料の燃焼熱の測定方法及び装置
JPS5832156A (ja) 特定物質の濃度センサ−
RU63534U1 (ru) Устройство для измерения концентрации кислорода
RU51228U1 (ru) Датчик газоанализатора кислорода
Kondratyev et al. Coulunometry of oxygen, hydrogen and moisture molecular impurities in inert gases
US10942144B2 (en) CO2 concentration measurement in dry gas mixtures
RU2745082C1 (ru) Газоанализатор
JP2002122566A (ja) 不活性ガス中の超微量酸素分析計
Maskell et al. Detection of water vapour or carbon dioxide using a zirconia pump-gauge sensor
RU2788154C1 (ru) Амперометрический способ измерения концентрации водорода в воздухе
EP0150182A4 (en) MEASURING AN EXTENDED RANGE OF AIR / FUEL RATIO.
RU2808098C1 (ru) Устройство для измерения расхода газа
RU59240U1 (ru) Устройство для измерения расхода кислородосодержащих газов
Voronova et al. Design and Investigation of an On-Board Gas Analyzer of Oxygen Partial Pressure

Legal Events

Date Code Title Description
PC1K Assignment of utility model

Effective date: 20071221

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20120621