Способ избирательного измерения концентрации водорода

 

Изобретение относится к (азоаналитическому приборостроению, в частности к способам избирательного измерения концентрации водорода в присутствии других горючих газов. Цель изобретения - повышение точности и упрощение измерений. Измерение концентрации водорода проводится путем вычитания из суммарного сигнала по водороду и оксиду углерода, определяемого термохимическим преобразователем , сигнала по оксиду углерода, при этом используют термохимический преобразователь , рабочий чувствительный элемент которого обработан раствором алюмофосфатной связки до снижения чувствительности по метану, а температуру этого элемента устанавливают рапной 150- 350°С при отсутствии горючих газов 1 табл сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 27/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (, |ф 3

Сд

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4676889/25 (22) 11.04.89 (46) 15.04.91. Бюл. N. 14 (71) Днепропетровский отдел по разработке контрольно-измерительной аппаратуры

Всесоюзного научно-исследовательского института горноспасательного дела (72) В.И.Ерахмилевич, В.P.Çàéâûé, С.Н.Зиберова и В.И.Ковальчук (53) 543.274(088;8) (56) Павленко В.П. Газоанализаторы, M-il.:

Машиностроение, 1965, с.35--51.

Лисогор Б.М., Гловский Ю.И., ЗасильскийЛ.В. Избирательный контроль загрязнения атмосферы производственных помещений горючими газами и парами.—

Проблемы контроля и защиты атмосферы от загрязнений, N. 12. Киев: Наукова думка, 1983, с.32-34.

Изобретение относится к газовому анализу и может найти применение в приборах и устройствах контроля газовой среды.

Целью изобретения является упрощение способа и повышение точности измерения концентрации водорода в атмосфере высоких концентраций горючих газов.

Способ избирательного измерения концентраций водорода заключается в вычитании из суммарного сигнала по водороду и оксиду углерода, определяемого термохимическим преобразователем, сигнала по оксиду углерода. Для определения суммарного сигнала по водороду и оксиду углерода используют термохимический и реобразователь, При проведении измерений анализируемая смесь подается одновременно в реак„.,59„„1642352 А1 (54) СПОСОБ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДА (57) Изобретение относи гся к газоаналитическому приборостроению, в частности к способам избирательного измерения концентрации водорода в присутствии других горючих газов. Цель изобретения — повышение точности и упрощение измерений.

Измерение концентрации водорода проводится путем вычитания из суммарного сигнала по водороду и оксиду углерода, определяемого термохимическим преобразователем, сигнала по оксиду углерода, при этом используют TBpìохимический преобразователь, рабочий чувствительныи элемент которого обработан раствором алюмофосфатной связки до снижения чувствительности по метану, а температуру этого элемента устанавливают равной 150-350"С при отсутствии горючих газов. 1 табл. ционную камеру термохимического первичного преобразователя, где на рабочем ЧЭ происходит беспламенное окисление горючих газов, сопровождаемое термоэффектом гетерогенной реакции, и в камеру инфракрасного первичного преобразователя.

Для предотвращения горения метана и

его гомологов рабочий ЧЭ термохимического преобразователя обрабатывают раствором алюмофосфатной связки до снижения чувствительности по метану. Температуру этого элемента для проведения измерений устанавливают равной 150-350 С при отсутствии горючих газов. Указанные выше газы (метан и его гомологи) начинают окисляться при температуре выше 1000 С, а водород и оксид углерода — при 150 С. Таким образом, метан и его гомологи исключают из процес1642352

50 са измерения, т.е. появляется возможность измерения только содержания окисла углерода и водорода в многокомпонентной газовой смеси, Использованием инфракрасного первичного преобразователя обеспечивают избирательное определение оксида углерода, Съем информации с обоих преобразователей электронным блоком математической обработки производят одновременно, что устраняет погрешность измерения за.счет изменения состава анализируемой смеси во времени. На дисплее блока отображается информация о содер>кании водорода, KBK показали резуль1аты исследований, в выбранном рабочем диапазоне температур (рабочего ЧЭ) при отсутствии горючих газов, равном 150-350, С, даже при содержании водорода около 4%, а СО около 12% температура рабочего ЧЗ не превышает

700 С, что исключает горение метана и его гомологов при наличии больших концентраций горючих газов в анализируемой смеси, В таблице представлены данные по выбору температуры рабочего ЧЗ при отсутствии горючих газов, fl р и м е р. Термосопротивления рабочего и сравнительного ЧЗ выполнены в виде спирали из платиновой проволоки диаметром 20 мкм. На поверхность рабочего ЧЗ методом электрофореза при напряжении 12 В и времени 3 с наносится покрытие из суспензии, твердая фаза которой содержит электракорунд, а жидкая — метанол и биндер. Затем рабочий ЧЗ покрывается смесью из 60%-ного раствора алюмофосфатной связки (АФС) и воды при их соотношении

1:2 однократной обработкой путем пропитки с последующей прокалкой покрытия.

На сравнительный ЧЗ наносится покрытие из инертного по отношению к горючим газам вещества.

Наилучшие показания выходного сигнала получены при соотношениях АФС. Н О =

):5 — 1:2 и кратности пропитки 1 — 3, величина выходного сигнала при этом равна 10-15 мВ на 1%.Н2.

При величине сигнала, равной 20 MB на

1% Hz происходит окисление метана в среде больших концентраций горючих газов.

При величине сигнала менее 10 Мв на 1%

Hz необходимо .увеличить коэффициент усиления, что нежелательно, т.к. это приводит также к ухудшению метрологических характеристик датчика, Если соотношение АФС: HzO будет меньше, чем 1;5, например 1:6, то прирост тепла на рабочем элементе при высоких концентрациях водорода и оксида углерода достигнет таких значений, при которых начнет акисляться уже и метан, что значительно снизит точность измерения водорода, а следовательно, и метрологические параметры датчика.

При соотношении АФС: Н20 большем, чем 1;2, рабочий элемент становится неактивным по отношению к горючим газам {водороду и оксиду углерода}.

При кратности пропитки.выше 3 рабочий элемент становится инертным по всем горючим газам.

Данный способ был реализован в автоматической аппаратуре контроля аварийной атмосферы угольных шахт, Применение изобретения позволяет автоматизировать процесс избирательного определения водорода при высокой точности измерения его содержания в атмосфере больших концентраций горючих газов, что в целом повысит оперативность и безопасность ведения горноспасательных работ в угольной промышленности.

Формула изобретения

Способ избирательного измерения концентрации водорода в среде горючих газов, заключающийся в вычитании из суммарного сигнала по водороду и оксиду углерода, определяемого термохимическим преобразователем, сигнала по оксиду углерода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения в атмосфере высоких концентраций горючих газов, для определения суммарного сигнала по водороду и оксиду углерода используют термохимический преобразователь, рабочий чувствительный элемент которого обработан раствором алюмофосфатной связки до снижения чувствительности по метану, а температуру этого элемента устанавливают равной 150 — 350 С при отсутствии горючих газов.

1642352

М Ф пп

Температура, С

Чувствительность, мВ/1 Hz

Чувстви- Чувствительность, тел ьность, мВ/1 СО мВ/1 СН4

Примечение

12

При температурах ниже

150 С оксид углерода не окисляется

0

1

16

16

16,5

0

Дальнейшее повышение температуры выше 350 С нецелесообразно, т.к. увеличение сигнала незначительно

7.5

8,5

Редактор M.Öèòêèíà

Заказ 1143 Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Нижний предел

Верхний предел

400

Составитель В.Епаев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И,Муска