SU1396029A1 - Способ определени концентрации водорода в воздухе - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к аналитическому приборостроению, а именно к способам анализа газов с помощью электрических средств, и мозйет быть использовано лд  определени  концентрации водорода в энергетике, металлургии , металлообрабатывающей, химической и других отрасл х промьшшен- ности. Целью изобретени   вл етс  повышение точности достоверности определени  концентрации водорода в воздухе. Дл  этого создаетс  зона ионизации и пропускаетс  предварительно осушенна  газова  смесь через эту зону. Измер етс  влажность анализируемой смеси до ионизации и после ионизации. Находитс  разность этих значений. Концентрацию водорода определ ют по этой разности. Зону ионизации могут формировать с помощью коронного разр да УФ-из учени  и радиоактивного источника. 1 з.п. ф-лы, 2 ип. i (Л С

Description

со

;о

о

rsD

СО

Изобретение относитс  к аналитическому приборостроению, а именно к

способам анализ  газов с помощью электрических срелстп, и может быть использовано дн  определени  концентрации водорода Р энергетике, металлургии , металлообрабатывающей, химической и других отрасл х промьшшен- ности.

Целью изобретени   вл етс  повьшге- ние точности и достоверности определени  концентрации водорода в воздухе .

При проведении ионизации газовой

смеси происходит св зывание молекул водорода атомарными отридателы-шми ионами кислорода, получаемыми при

ионизаць и анализируемой смеси с образеванием молекул воды, что приводит к изменению влажности анализируемой смеси, по изменению которой суд т о концентрации водорода. Реакци  образовани  молекул воды протекает мгновенно и преимуг;ественно, поскольку константа скорости этой реакции много выше констант других реакций. При наличии в анализируемой смеси двух и

более газов, имеющих близкие по значению подвижности ионов или другие сходные параметры, реакци  образовани  воды происходит только с молекулами водорода. Следовательно, изменение влажности газовой смеси в результате св зывани  молекул водорода однозначно определ ет его концентрацию в газовой смеси.

На фиг. 1 и фиг. 2 приведены функциональные схемы измерительных устройств , реализующих иредлагаемьш способ .

Создают зону ионизации, пропускают анализируемую смесь через эту зону,, измен ют влажность анализируемой смеси до ионизации. Измер ют влажность анализируемой смеси после ионизации. Наход т разности этих значений путем вычитани  первого из второго. Концентрации водорода в анализируемой

смеси определ ют по этой разности. При лначении абсолютной влажности анализируемой смеси после ионизации, равном максимальному при данной температуре , перед измерением влажности до ионизации газовую смесь предварительно осушают до уровн , при котором абсолютна  влажность смеси после ионизации не достигает максимального значени . Яону ионизации формируют с

0

помощью потока излучени , например, гамма-, рентгеновского и.чи ультрафиолетового . Кроме того, зону ионизации формируют с помощью коронного разр да.

Измерительное устройство, реализующее предлагаемый способ (фиг, 1), содержит корпус 1, выполпен1лш, над пример, в виде отрезка трубопровода, осушитель 2, выполненный, например, в виде патрона с силикагелем, датчики 3 и 4 влажности, расположенные до и после зоны 5 ионизации, образо5 ванной ионизатором 6 и блок 7 вычитани  . К входам блока 7 вычитани  подключены выходы датчиков 4 и 3 влажности . Ионизатор б, выполненный, например , в виде источника излучени , установлен вне корпуса 1 и св зан с зоной 5 ионизации через окно 8, прозрачное дл  используемого излучени . Выход блока 7 вычитани   вл етс  вы- . ходом устройства.

5 Измерительное устройство, с помощью которого осуществл ют предлагае- мьй способ, работает следующим образом .

Анализируема  газова  смесь, подаваема  в корпус 1 через осушитель 2, поступает в зону 5 ионизации, уровень ионизации которой обеспечиваетс  с помощью ионизатора, выполненного, например , в виде источника излучени , которое протекает в зону 5 ионизации через окно 8, прозрачное дл  используемого излучени . До и после зоны 5 ионизации расположены датчики 3 и 4 влажности, например, спектрометрического типа, разность показаний кото рьрс, получаема  в блоке 7 вычитани , выполненном, например, по мостовой схеме, свидетельствует об изменении абсо.шотиой влажности анализируемой газовой смеси за счет дополнительного количества влаги, образующейс  в зоне 5 ионизации при наличаи водорода в смеси.

При формированрш зоны 5 ионизации с помощью коронного разр да (фиг.2) ионизатор 6 выполнен в виде системы электродов 9 и 0, установленных в корпусе Л и подключенных к блоку П питани , расположенному вне корпуса 1.

5 Измерительное устройство (фиг.2) работает в целом так же, как и описанное устройство (фиг,). Отличие состоит в том, что зона 5 ионизации

0

5

0

5

0

создаетс  между внутренним корони- рующим электродом 10, выполненным, например, в виде иглы, и внешним цилиндрическим электродом 9, выполненным , например, в виде Отрезка трубопровода , которые подключены к высоковольтному блоку 11 питани . В частности , в качестве внешнего цилиндрического электрода может быть исполь- зован корпус 1, если он выполнен из токопровод щего материала.

При отсутствии водорода в анализируемой кислородсодержащей газовой смеси выходной сигнал блока 7 вычита- ки  равен нулю. При этом в зоне 5 ионизации протекают реакции образовани  ионов преобладающей среды, которыми  вл етс  реакци  диссоциативного прилипани  электрона с образованием

Чувствительность способа определ етс  чувствительностью пр1-ичен еь&гх датчиков влажности и может достигать 10- г/м

О+ е

0 + 0

(1)

атомарного отрицательного иона кислорода:Способ может служить основой дл 

создани  малогабаритных, точных и практически безынерционных приборов При наличии водорода в анализируе- 25 Дп определени  утечек водорода в мой смеси атомарные отрицательные энергетических установках, сигнализа- ионы кислорода вступают с его молекулами в быстродействующую реакцию асторов взрывоопасной ситуации, экспресс-анализаторов водорода в газовых смес х.

социативного отрыва электрона с образованием молекулы воды:

. + е.

Эта реакци  характеризуетс  гораздо большей скоростью, чем аналогичные реакции с молекулами других газов , присутствующих в анализируемой газовой смеси и, таким образом,  вл етс  приоритетной. В результате реакции (2) происходит изменение влажности анализируемой смеси и выходной сигнал блока 7 вычитани  становитс  отличным от нул  на величину, пропорциональную концентрации водорода в анализируемой газовой смеси.

Поскольку реакци  (2) протекает

лишь при наличии в анализируемой кис- осушают перед измерением влажности лородсодержащей газовой смеси водоро- до ионизации.

да, изменение влажности однозначно определ ет концентрацию водород; п анализируемой смеси.

Операци  сушки анализируемого газа перед подачей его в зону иотгиза- ции поз1зол ет исключить ограпиче1пю в определении концентрации водорода при абсолютной влажности исходной смеси, близкой к максш альному значению или в случае большой концентраци водорода и повысить тем самым точность и достоверность определени .. концен 1;рацни водорода путем устранени  этой погрешности, а также расширить диапазон определ емых концентраций .

Чувствительность способа определ етс  чувствительностью пр1-ичен еь&гх датчиков влажности и может достигать 10- г/м

Способ может служить основой дл 

(1)

ируе е леку ассоздани  малогабаритных, точных и практически безынерционных приборов Дп определени  утечек водорода в энергетических установках, сигнализа

торов взрывоопасной ситуации, экспресс-анализаторов водорода в газовых смес х.

обра30

(2)

Claims (2)

1.Способ определени  концентрации водорода в воздухе, заключающийс  в пропускании газовой смеси через зону ионизации, и регистрации его характеристик , отличающийс  тем, что, с целью повьщ1ёни  точности и достоверности определени 

концентрации, измер ют влажность газовой смеси до и после зоны ионизации , а о концентрации водорода суд т по разности этих значений.

2.Способ по п. I, отличаю- щ и и с   тем, что газовую смесь

осушают перед измерением влажности до ионизации.

/

II

смесь

чЧ ЧХГЧ

1 2

L

/asoScfA смесь

V. ч ч чХХ С У V ч v ч

в 5

/

У

Газа8о  смесь

N/

иВых.

фиа.1

Ю

Л

9 5

ml V

I

/

Газовал смесь

.

vCvvCvV C

l/Sb/X.