SU1550393A2

SU1550393A2 - Method of selective determination of concentration of fuel component in mixtures of combustible gases

Info

Publication number: SU1550393A2
Application number: SU884386496A
Authority: SU
Inventors: Владимир Герасимович Семеновский; Василий Николаевич Тарасевич; Вячеслав Валентинович Баринов; Виталина Леонардовна Смирнова
Original assignee: Институт технической теплофизики АН УССР
Priority date: 1988-03-01
Filing date: 1988-03-01
Publication date: 1990-03-15

Abstract

Изобретение относитс к газовому анализу, основанному на измерении термоэффекта каталитического окислени горючих компонентов, и может быть использовано при селективном определении горючих компонентов в газовых смес х, содержащих два или три горючих компонента. Цель изобретени - повышение точности определени концентрации горючего компонента. Измер ют разность термоэффектов каталитического окислени неизмер емого и определ емого горючих компонентов на двух нагретых до разных температур термокаталитических элементах при равенстве нулю разности термоэффектов каталитического окислени неизмер емого компонента смеси. Измерение концентрации определ емого горючего компонента провод т при разности температур нагрева термокаталитических элементов не меньше разности температур начала каталитического окислени определ емого и не определ емого горючих компонентов. 2 ил.The invention relates to gas analysis, based on the measurement of the thermal effect of the catalytic oxidation of combustible components, and can be used in the selective determination of combustible components in gas mixtures containing two or three combustible components. The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the concentration of the combustible component. The difference in thermoeffects of catalytic oxidation of the non-measurable and detectable combustible components is measured on two thermocatalytic elements heated to different temperatures with zero difference in the thermo-effects of catalytic oxidation of the non-measurable component of the mixture. Measurement of the concentration of the detected fuel component is carried out at a temperature difference between the heating of the thermal catalytic elements and not less than the temperature difference between the onset of catalytic oxidation of the fuel that is detected and undetectable. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к газовому анализу, основанному на измерении термоэффекта каталитического окислени горючих компонентов, и может быть использовано при селективном определении горючего компонента в газовых смес х, содержащих два или три горючих компонента, отличающихс друг от друга температурой начала каталитического окислени на катализаторах .The invention relates to gas analysis based on the measurement of the thermoelectric effect of the catalytic oxidation of combustible components, and can be used to selectively determine the combustible component in gas mixtures containing two or three combustible components differing from each other by the onset temperature of catalytic oxidation on the catalysts.

Цель изобретени - повышение точности определени .The purpose of the invention is to improve the accuracy of determination.

На фиг.1 представлена схема включени термокаталитических элементов} На фиг.2 - зависимости кривых термоэффектов различных горючих компонентов при изменении тока (температуры),; протекающего через термокаталитические элементы.Figure 1 shows the scheme for switching on thermal catalytic elements} Figure 2 shows the dependences of the curves of thermal effects of various combustible components with a change in current (temperature); flowing through thermocatalytic elements.

Схема состоит из включенных диф- ференцйально в мост активных термокаталитических 1 и 2 и компенсационных 3 и 4 элементов, питающей 5 - 6 и измерительной 7-8 диагоналей моста. К вершинам 5 и 6 пол- ключ ен источник питани , к вершинам 7 и 8 - измерительный прибор 9. В нижнюю ветвь моста включены резисторы 10 - 12, а параллельно верхней ветви - резистор 13 дл корректировки нул схемы. Элементы 1 - 4 выполнены в виде нагреваемых электрическим током термосопрптивлений.The scheme consists of active thermocatalytic 1 and 2 and compensatory 3 and 4 elements, feeding 5 - 6 and measuring 7-8 diagonals of the bridge, which are switched on differentially into the bridge. A measuring power source is connected to peaks 5 and 6, a measuring device 9 is connected to peaks 7 and 8. Resistors 10 - 12 are connected to the lower branch of the bridge, and resistor 13 is connected parallel to the upper branch to correct the circuit zero. Elements 1-4 are made in the form of thermo-resistance heated by an electric current.

ОтFrom

сдsd

о со со соabout with so with so

N)N)

На поверхности измерительных элементов протекает реакци беспламенного окислени горючих компонентов смеси. Дополнительное тепло реакции окислени вызывает изменение сопротивлени спирали элемента, что ведет к разбалансу моста. Полезный сигнал схемы принимает вид S-образ- ных кривых 14-16 при окислении горючего компонента только на измерительном элементе 1. Кривые 14-16 соответствуют окислению водорода, оксида углерода и метана. Дл этих кривых точками 17-19 соответственно указаны режимы, соответствующие температуре начала каталитического окислени их на элементе.A reaction of the flameless oxidation of combustible components of the mixture proceeds on the surface of the measuring elements. The additional heat of the oxidation reaction causes a change in the resistance of the element helix, which leads to unbalance of the bridge. The useful signal of the circuit takes the form of S-shaped curves 14-16 during the oxidation of the fuel component only on the measuring element 1. Curves 14-16 correspond to the oxidation of hydrogen, carbon monoxide and methane. For these curves, points 17-19 respectively indicate the modes corresponding to the temperature of the onset of their catalytic oxidation on the element.

Распопожение указанных точек обусловлено физико-химическими свойствами горючих компонентов. Все горючие компоненты по температуре каталитического окислени - между температурой начала окислени легкоокисл емого компонента (водорода) и трудноокисл емого (метана).The location of these points due to the physico-chemical properties of combustible components. All combustible components according to the catalytic oxidation temperature are between the onset temperature of the oxidation of the easily oxidizable component (hydrogen) and the hardly oxidizable (methane).

При окислении горючих компонентов только на измерительном элементе 2 термоэффект реакции окислени принимает S-образный вид, равный по величине аналогичной зависимости |дл элемента 1. Этому термоэффекту соответствуют кривые 20-22 дл водорода , положение на оси нагрева дл которого характеризуетс режимом на- |Чала каталитического окислени 23 (крива 20), 18 (крива 21) и 19 (крива 22). Разницу в нагреве между режимами 17 и 23, 17 и 18, 17 и 19 дл водорода (он неизмер емый) достигают путем изменени сопротивлени резисторов 10 - 12. В соответствии с этим между элементами 1 и 2 устанавливаетс начальна разница в нагреве , равна разнице температур между точками 17 и 23, 17 и 18 17 и 19When oxidizing combustible components only on the measuring element 2, the oxidation reaction thermal effect takes an S-shaped form, equal in magnitude to the similar dependence | for element 1. Curves 20-22 for hydrogen correspond to this thermal effect, the position on the heating axis for which is characterized by the mode | catalytic oxidation 23 (curve 20), 18 (curve 21) and 19 (curve 22). The difference in heating between modes 17 and 23, 17 and 18, 17 and 19 for hydrogen (it is immeasurable) is achieved by changing the resistance of resistors 10 to 12. Accordingly, between elements 1 and 2 the initial difference in heating is established, equal to the temperature difference between points 17 and 23, 17 and 18 17 and 19

Пор док установлени разницы в нагреве элементов 1 и 2 следующий.The procedure for determining the difference in heating of elements 1 and 2 is as follows.

Ступен ми измен ют напр жение питани до по влени выходного сигнала датчика от газовоздушной смеси определ емого горючего компонента, а затем при этом режиме питани увеличивают сопротивление шунта нижней ветки моста, образованного резисторами 10 - 12, до значени , при котором выходной сигнал датчика от неизмер емого компонента при его окислении на элементе 2 будет уменьшен доThe steps change the supply voltage until the sensor output signal from the gas / air mixture of the detected fuel component is added, and then in this power mode, the resistance of the shunt of the lower bridge branch formed by the resistors 10-12 increases to the value at which the sensor output signal from oxidation on element 2 will be reduced to

00

5five

00

5five

00

5five

00

нул . Таким образом можно точку 23, соответствующую началу окислени на элементе 2 водорода, смещать на любую величину вдоль оси нагрева и тем самым устанавливать разницу в нагреве элементов 1 и 2 не менее разницы между темпера рами начала окислени неизмер емого водорода и опррдел емых fоксида углерода или метана) горючих компонентов.zero Thus, point 23, corresponding to the onset of oxidation on hydrogen element 2, can be displaced by any value along the heating axis and thereby establish the difference in heating elements 1 and 2 not less than the difference between the onset temperatures of oxidation of unmeasured hydrogen and carbon dioxide or methane. ) combustible components.

Выходной сигнал датчика дл неизмер емого компонента (кривые 24-26) принимает дугообразный вид, начало которого соответствует температуре окислени этого компонента на элементе 1 (точка 17), а конец - соответственно режимам (27-29), при которых неизмер емый компонент исключаетс из процесса измерени , т.е. его вли ние компенсируетс . Указанные режимы 27-29 вл ютс рабочими режимами датчика, при которых производ т селективное измерение концентрации оксида углерода или метана.The output signal of the sensor for the non-measurable component (curves 24-26) takes on an arcuate form, the beginning of which corresponds to the oxidation temperature of this component on element 1 (point 17), and the end corresponds to the modes (27-29) at which the non-measurable component is excluded from the measurement process, i.e. his influence is compensated. Said modes 27-29 are operational modes of the sensor in which selective measurement of the concentration of carbon monoxide or methane is performed.

Из расположени точки 27 кривой 24 следует, что измерение может происходить в адсорбционной области термоэлемента 15 (точка 30, когда разница в нагреве установлена произвольно ), или в диффузионной области (точка 31, когда конец кривой 25 соответствует точке 28) при разнице в нагреве элементов, равной разнице между точками 17 и 18.From the location of point 27 of curve 24 it follows that the measurement can occur in the adsorption region of thermoelement 15 (point 30, when the difference in heating is arbitrary), or in the diffusion region (point 31, when the end of curve 25 corresponds to point 28) when the difference in heating elements equal to the difference between points 17 and 18.

Несмотр на большое удаление начала каталитического окислени метана от начала окислени водорода производ тс селективное определение концентрации метана в точке 32, соответствующей диффузионной области на кривой 16, осуществл емое благодар смещению термоэффекта от элемента 2. В этом случае разностный термоэффект от водорода принимает форму кривой 26, конец которой определ ет paj бочий режим нагрева элементов схемы, соответствующий измерению концентрации метана в точке 32.Despite the large removal of the onset of catalytic oxidation of methane from the onset of hydrogen oxidation, selective determination of methane concentration at point 32, corresponding to the diffusion region on curve 16, is carried out due to the displacement of the thermal effect from element 2. In this case, the differential thermal effect of hydrogen takes the form of curve 26, the end of which determines paj the heating mode of the circuit elements corresponding to the measurement of the concentration of methane at point 32.

Claims

Invention Formula

A method for selectively determining the concentration of a combustible component in combustible gas mixtures using the ed. St. 1022025, characterized in that, in order to increase the determination accuracy, the temperature difference between the heating of the thermal catalytic elements

temperature of the onset of oxidation of the non-components.

Uq, mV

Uq, MV

1

/four

32/6

. BUT-

29

FIG. 2