Способ газового анализа

 

О П И С А Н И Е < >593!25

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.03.75 (21) 2117675/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.02.78. Бюллетень ¹ 6 (45) Дата опубликования описания 20.02.78 (51) М.Кл.2 6 01 N 25/04

В 01 D 7/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 543.27(088.8) по делам изобретений

I и открытий (72) Авторы изобретения

Б. К. Ткаченко, П. В. Белков и В. П. Вакатов

Московский ордена Трудового Красного Знамени физико-технический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ГАЗОВОГО АНАЛИЗА

Изобретение относится к способам газового анализа и может быть использовано при анализе компонентов газовой, смеси, например при определении влажности газов.

Известен способ определения влажности газов, заключающийся в том, что измеряется давление газа до и после осушки и по разности этих двух давлений определяется влажность (1). Этот способ позволяет измерять абсолютную влажность, значительно превышающую 1%.

Из вестен также способ газового анализа путем последовательного .вымораживания компонентов газовой смеси до т вердого состояния, нагревания твердых компонентов с переводом их в газообразное состояние и измерения ступенчатых скачков давления каждого,компонента (2). Однако в известном способе высокая точность может быть получена, когда парциалыное давление измеряемой составляющей является существенной частью общего давления анализируемой смеси, в проти вном случае приходился проводить измерения малой разности больших величин в условиях нагревания, т. е. постоянного, изменения температуры, что делает излагаемый способ непригодным для измере1ния составляющих с парциальным,давлением (1%.

С целью, повышения точности и определения низких концентраций компонентов нагреванне твердых компонентов проводят под вакуум,Ом.

При анализе газовой, смеси, например, для определения влажности исследуемый газ отбирается в предварительно откачанный объем. Объем или часть его охлаждается до температуры вымораживания паров воды. 3атем произ водится вакуумирование объема до давления Р, определяемого из условия:

Р1 Р2, где Р1 — давление исследуемой составляющей прот температуре выморажива|ния;

P — давление исследуемой составляющей при комнатной температуре.

3а счет вакуумирования достигается существенное увеличение точности измерения малых концентраций. Например, при измерении влажности воздуха целесообразно проводить вымораживание тающим спиртом (160 К) или твердой углекислотой (195 К), с тем, чтобы не выморажи вать содержащийся в атмосфере углекислый газ.

Давление насыщенных паров воды при

160 и 195 К составляет соответственно

2 10= и 10- мм рт. ст., парциальное давление паров воды в атмосфере составляет ж 10 мм рт. ст. Следовательно, давление, до

593125 которого производится вакуумирование объема, .может меняться в широких пределах.

Рассмотрим откачку до давления 10 и

10 мм рт. ст. Если действительное парциальное давление паров воды составляет 10 мм рт. ст., то погрешность в измерении, вследствие изменения температуры на один градус сосТВВНТ 0,34% в первом случае и 0,68% во втором случае. В случае, если откачка не произ водилась, погрешность составит 25%.

В качестве примера реализации данного способа можно указать способы определения влажности и количвствен ного состава газовой смеси N2+ Со> с оценкой погрешностей измерен,ий.

Процесс измерения по предлагаемому способу заключается в след ующем: в откачанн ую измерительную камеру подается исследуемая смесь, которая, далее подвергается охлаждению, после вымораживания компонентов смеси камера вакуумируется. Степень вакуумирования и температура выморажи вания должны удовлетворять условию: где Рх(Т) — давление исследуемого компонента при температуре вымораживания Т К;

P — степень вакуумирова ния;

P„ — давление и сследуемого компо:HeHTB lIIpH первоначальной температуре.

После вакуумирования асамера нагревается до пер воначальной (комнатной) температуры. При этом давление;в камере соответствует парциальному давлению определяемого компонента.

При использовании для измерений давления U-образного ма нометра, .погрешность определяется следующей формулой: х 1 p 70 1 1 х + + О+ 1

Р(У) (о

7 / (1) где h — показание U-образного манометра; р — плотность жидкости,в манометре;

Т, — первоначальная температура;

ATp — разность температуры газа в объеме для отбора пробы до вымораживания и после размораживания и нагревании до первоначальной температуры;

U> — объем подводящих трубок в одном колене U-образного манометра;

V — объем измерительной камеры.

Оценим величину,максимальной ошибки, задавая разумные погрвшно сти входящих в соотношение 1 слагаемых.

4h = — 0,5 мм; p = 1г/см", — = 0,005; р

P ит,= 3 К; =0,01;

ЬТ0

Тоо

10 Vi — = 0,01, тогда

Ь Р„0,037

"=+ + 0,005 0,01.+0,01— х х

20 Здесь давление в мм рт. ст., Т в К.

О стальные погрешности зависят от конкретных условий.

Пример 1. Измеряется влажность, вымораживание производится льдом СО2

25 (195 К), Рн,о (Т) = 5 5 10 — 4 мм рт. ст., глубина откачки P = 10 — 2 мм рт. ст. б) Рн,о = 10 мм рт. ст.

11Рн,о 0,028

Рн,о 0 019 а) Рн,o = 1 мм рт. ст.

ЬРн,о 0,067

Рн,о 0 052

В случае, если требуется определить количественный состав, наприиер, смеси Nq+

+СО +Н О, BbIMopаживание жидким азотом дает Рсо,+Рн,о, а вымораживание твердым

СО2 дает Рн,о.

Легко подобрать также условия для измервния коли чвства пара в Вг2, С1, ИНз, S02, S0>, CS2, паров спирта, углеводородов и т. д.

Формула изобретения

С|пособ газового а нализа, на пример определвния влажности газов путем последовательного вымораживания компонентов газовой смеси до твердого состояния, напревания твердых компонентов с переводом их в газообразное состояние и измерения ступенчатых скачков давления каждого,компонента, отлич а ющи йся твм, что, с целью повышения точности и определвния низких концентраций компонентов, натрева ние твердых компонентов проводят под вакуумом.

Источники и нформации, принятые во внима ние при экспертизе:

1. Патент Великобритании № 1066124, кл. G 1 В, 21.05.1965.

2. Патент ФРГ № 1300712, кл. 42 1, 4/16, 60 07.08. 1969.