RU58699U1 - Устройство для приготовления газовой смеси с заданным содержанием кислорода - Google Patents
Устройство для приготовления газовой смеси с заданным содержанием кислорода Download PDFInfo
- 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
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)
- 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.
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) |
-
2006
- 2006-06-20 RU RU2006122077/22U patent/RU58699U1/ru not_active IP Right Cessation
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 |