Способ отбора пробы газа и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к газовому анализу и может .быть использовано при исследовании состава высокотемпературного диссоциированного газового потока. Цель изобретения заключается в повышении достоверности состава пробы составу среды при отборе из высокотемпературной среды высокого давления. Способ отбора пробы заключается в эффективном смешении ее с нейтральным газом, который препятствует протеканию рекомбинационных процессов в диссоциированной пробе газов при изменении параметров ее давления и температуры. Нейтральный газ охлаждают, используя эффект Джоуля-Томсона, и направляют двумя потоками навстречу друг другу. Отбираемой пробой газа возбуждают акустические (бегущие и отраженные - обратные) волны в этих двух потоках нейтрального газа, которые накладываются друг на друга, режим течения при этом устанавливают таковым, который характеризуется коэффициентом стоячести волны равным или близким к единице. 2 с.п.ф-лы, 6 ил. % (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (19l (И) А1

И1)5G01N! 22 1 24

ОПИСАНИЕ HSOBPETEHHH

Н АВт»а4оМУ СавйепльстаУ

/ -I.

Ю Ф44У

О

7

У

76 -$ УУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ -c_#_P (21) "732895/26 (22) 17.07.89 (46) 23.12.91. Бюл. N 47 (71) Казанский авиационный институт им.А.Н.Туполева (72) Г.А.Глебов, Т.Г.Давлетшина,.

Г.В.Демидов и А,Н.Шелков (53) 543.053(088.8) (56} Авторское свидетельство СССР

IN 523325, кл. 0 01 N 1/24, 1973.

Авторское свидетельство СССР

И 868433, кл. G 01 N 1/22, 1979. (54} СПОСОБ ОТБОРА ПРОБЫ ГАЗА И УСТ»

РОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ .(57) Изобретение относится к газово му анализу и может .быть использовано при исследовании состава Bblcotco» температурного диссоциированного газового потока. Цель изобретения заключается в повышении достоверно2 сти состава пробы составу среды при отборе из высокотемпературной среды высокого давления ° Способ отбора пробы заключается в эффективном смешении ее с нейтральным газом, который препятствует протеканию рекомбинационных процессов в диссоциированной пробе газов при изменении параметров ее давления и температуры.

Нейтральный газ охлаждают, используя эффект Джоуля-Томсона, и направляют двумя потоками навстречу друг другу.

Отбираемой пробой газа возбуждают акустические (бегущие и отраженныеобратные) волны в этих двух потоках нейтрального газа, которые накладываются друг на друга, режим течения при этом устанавливают таковым, который характеризуется коэффициентом стоячести волны равным или близким к единице. 2 с.п.ф-лы, 6 ил.

1700"31

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано при исследовании состава высокотемпературного диссоциированного газового потока.

При исследовании состава высоко температурного диссоциированного га зового потока одной из основных заач является определение истинного имического состава среды, включая пределение концентраций промежуточйых продуктов реакций, например вободных радикалов. Основное треование к применяемым для этого способам отбора .проб заключается в прекращении в отбираемой пробе химичеСких реакций (замораживании) за вреМя, значительно меньшее времени про ;екания реакций, способных изменить ее состав.

Целью изобретения является повышение достоверности состава пробы сос,аву среды. Способ осуществляется следующим об- 2 разом °

Отбор пробы газа производят из высокотемпературной среды высокого давления и направляют на смешение с и нертным газом, который препятствует протеканию рекомбинационных процес" сов диссоциированной пробе газов при изменении йараметров ее давления и температуры. Однако уровень химиче" ских реакций в цепном механизме химических превращений, состоящий из реакций продолжения, разветвления и квадратичного обрыва цепей, настольк велик, что охлаждение и смещение не° ° ° ° ходило производить за время порядк ? 10 ...10 с и меньше, что является сложной задачей, Однако соз-. дание энергетически неравновесного течения пробы препятствует протеканию рекомбинационных процессов и поз- 45 воляет при этом за большее время осуществить смешение пробы газа с инертным газом (гелием).

Инертный газ охлаждают, используя эффект Джоуля-Томсона, и направляют двумя потоками навстречу друг, другу.

Отбираемой пробой газа возбуждают акустические (бегущие и отраженные " обратные) волны в этих потоках инертного газа,, которые накладываются друг 55 на друга. Режим течения при этом характеризуется коэффициентом стоячей волны, равным или близким к единице, и организован поперек струи отбираемои пробы. При таком режиме течения инертного газа максимальная пучность скорости высокочастотной звуковой волны располагается в зоне течения пробы газа и возбуждает в ней колебательный процесс, в результате которого энергия поступательного движения в звуковой волне переходит на их внутренние степени свободы, возбуждая их, в результате чего уменьшается энергия, приходящаяся на поступательное движение, которое способствует уменьшению числа соударений молекул газа отбираемой пробы и эффективности передачи энергии при этих соударениях и способствует так"

we увеличению числа соударений молекул газа отбираемой пробы с нейтраль" ным газом. Таким образом время акустической релаксации сопоставимо с временем смешения отбираемой пробы с инертным газом.

Далее по потоку устанавливается энергетическое равновесие за резонатором, однако оно не вызывает изменения состава ввиду однородности приготовленной газовой смеси и снижения температуры в результате теп" ломассообмена и получения таким образом химически неравновесного сос" тава пробы газа. Охлаждение инертного газа с использованием эффекта.

Джоуля-Томсона позволяет уменьшить мольную долю нейтрального газа в составе смеси. Образование таким образом химически неравновесного состава смеси позволяет транспортировать смесь до газоаналитического прибора, время транспортирования ко" торой сопоставимо с временем химической релаксации. Уменьшение мольной доли инертного газа в составе смеси позволяет увеличить чувствительность штатной гаэоаналитической аппаратуры.

На фиг. 1 представлено устройство для осуществления предлагаемого способа отбора пробы, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид слева, на фиг.3 - разрез Р-А на фиг.1, на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг.1; на . фиг.5 - разрез B-В на фиг.4, на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг.3.

Устройство содержит корпус 1, в котором размещены отверстие 2 отбора пробы, продольный канал 3 подвода инертного газа, продольный канал

4 отвода смеси газов на анализ. В

1700431

10 !

25 корпусе 1 выполнен дополнительный продольный канал 5, на торцах которого образованы полости 6 и 7, сообщенные соответственно поперечными каналами 8 и 9, с продольным каналом 3 подвода инертного газа. В дополнительном продольном канале 5 установле,,ы пористые вставки 10, 11. Отверстие 2 отбора пробы размещено на поверхности продольного дополнительного канала 5, внутренняя полость которого сообщена с продольным каналом 4 отвода смеси газа на анализ поперечным плоским каналом

12. В корпусе 1 установлены заглушки 13.

Устройство работает следующим образом.

Инертный газ по продольному каналу 3 подается через соответствующие поперечные каналы 8 и 9 в полости 6 и 7. Из полостей 6 и 7 инертный газ переходит от одного давле- ния к другому давлению в продольном дополнительном канале 5 без теплового обмена с окружающей средой> так как .корпус устройства выполнен керамическим, проходя пористые вставки 10, 11. Таким образом, осуществляется стационарный переход теплоизолированного газа от одного давления к другому, происходящий в условиях, когда газ в процессе перехода не приобретает сколько-нибудь значительной скорости.

Этот переход носит название эффек" та Джоуля-Томсона. При прохождении газа через пористые вставки 10 и 11 работа трения вызывает изменение внутренней энергии инертного газа.

Охлажденный инертный газ двумя потоками направляется навстречу друг другу. Через отверстие 2 отбора пробы он поступает в дополнительный продольный канал 5, воз"

- буждая акустические (бегущие и отраженные - обратные) волны в пото" ках инертного газа, поступающего как через пористую вставку 10, так и через пористую вставку 11. Режим течения выбирают таким, который характеризуется коэффициентом стоячей волны, равным единице (идеальный случай) или близким к единице (реальный случай, с учетом допусков на изготовление) . В этом случае пуч" ность скорости высокочастотного ко30

55 лебательного процесса инертного газа располагается в зоне струи отбираемой пробы газа.

В зоне взаимодействия потоков замедляется процесс рекомбинации диссоциированной пробы газа при одновременном смешении потоков инертного газа и отбираемой пробы газа.

Смесь газов поступает в плоский поперечный канал 9, где энерго-мас" сообмен приводит к замораживанию химических реакций отбираемой пробы газа, Время химической релаксации (. х. 10 ..;10 с) в смеси газов достаточно для транспортировки смеси газов по продольному каналу 4 до штатной газоаналитической аппаратуры, Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа отбора пробы газа и устройства для его осуществления заключается в повышении соответствия состава пробы составу среды, из которой эта проба отбирается.

Формула изобретения

1. Способ отбора пробы газа из высокотемпературной среды высокого давления, заключающийся в замораживании химических реакций в пробе путем быстрого разбавления .его инертным газом, предварительно охлажденным, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности состава пробы составу среды, предварительно охлажденный инертный газ разделяют на два потока, дросселируя через акустически непроницаемую пористую стенку направляют оба потока навстречу друг другу, возбуждают потоком пробы в каждом потоке инертногс газа .акустические волны, организуя режим течения, характеризуемый коэф", ! фициентом стоячей волны близким к единице.

2. Устройство для отбора пробы газа, содержащее корпус, отверстие отбора пробы, канал подвода инерт" ного газа, канал отвода смеси газов на анализ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что корпус снабжен дополнительным каналом с пористыми вставками и плоским каналом, на торцах дополни- . тельного канала выполнены полости, соединенные с каналом подвода инертного газа и соединенные через по l 700431

Составитель A. Сондор

Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Редактор О.Хрипта

Заказ 798 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, ll(-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,101 ристые вставки с внутренней полостью дОполнительного канала, отверстия о1бора пробы и плоский канал расположены в его центре, канал отвода смеси газов на анализ через плоский

5 канал соединен с внутренней полостью дополнительного канала.

3. Устройство по п.2, о т л ич а ю щ е е с,я тем, что корпус его выполнен керамическим.