6.2 Магнитные газоанализаторы

 

В основу их работы положены различные явления, связанные с взаимодействием определяемого компонента анализируемой смеси с магнитным полем.

Газы, которые втягиваются в магнитное поле, называютпарамагнитными,а которые выталкиваются -диамагнитными.

Количественно магнитные свойства газов определяются величиной, называемоймагнитной восприимчивостью.Магнитная восприимчивость парамагнитных газов является положительной величиной, диамагнитных газов - отрицательной. Магнитная восприимчивость обладает свойством аддитивности.

         Парамагнитными свойствамиобладают кислород и окись азота, причем по абсолютному значению их магнитная восприимчивость  в 100 раз и более превосходит магнитную восприимчивость остальных газов и паров. На этом основано измерение концентрации кислорода в многокомпонентной смеси.

          Схема термомагнитного газоанализатора приведена на рисунке 6.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                           Рисунок 6.1 -  Схема термомагнитного газоанализатора

 

Обозначения на схеме: 1 - блок подготовки; 2 - постоянный магнит; 3 - кольцевая камера; 4 - тонкостенная стеклянная трубка; 5 - неравновесный мост; 6 - потенциометр.

Принцип действия:при расположении в неоднородном магнитном поле проводника, нагреваемого электрическим током, за счет понижения магнитной восприимчивости кислорода, вызванного нагреванием, образуется движение газовой смеси, направленной от области большей напряженности магнитного поля к области меньшей напряженности. Анализируемый газ поступает из блока подготовки газа 1 в кольцевую камеру 3. По диаметру камеры установлена тонкостенная стеклянная трубка 4 с намотанными на ней терморезисторами теплового расходомера R1 и  R2. Если в анализируемой смеси отсутствует кислород, то при горизонтальном положении трубки 4 поток газа через нее отсутствует.

          Когда в анализируемом газе присутствует кислород, он втягивается в магнитное    поле, создаваемое постоянным магнитом 2 около левого конца трубки. Затем кислороднагревается терморезистором R1  до t° выше точки Кюри (~ 80 С), при которой кислородтеряет парамагнитные свойства, становится диамагнетиком и выталкивается из магнитного поля ( по стрелке). Возникает «магнитный ветер» - поток газа в трубке 4. Расход газа в трубке 4 измеряется тепловым расходомером. Разбаланс моста 5, определяемый объемной концентрацией кислородав анализируемом газе, измеряется и регистрируется потенциометром 6.

Диапазон измерений от 0 –1% до 0 – 100%. Класс точности: 2,5 – 5. Время реакции -120 сек.

 

6.3 Оптические газоанализаторы

 

Концентрация определяемого компонента измеряется по изменению оптических свойств газовой смеси, к числу которых относятся показатели преломления, спектрального поглощения и излучения, спектральная плотность и другие.

          Оптические газоанализаторы можно подразделить на три группы:

-        инфракрасного и УФ – поглощения;

-        спектрофотометрические;

-        фотокалориметрические.

Оптические газоанализаторы обладаютбольшой разрешающей способностью,благодаря чему они применяютсядля анализа микроконцентрацийвзрывоопасных и токсичных примесей в промышленных газах, при контроле воздуха в атмосфере и производственных помещениях.

          Каждый газ характеризуется определенным спектром поглощения: газы, содержащие в своем составе 2 и более разнородных атомов (СО, СО2, СН4, NН3) имеют спектры поглощения в ИК – области спектра. Одноатомные газы характеризуются спектрами поглощения в УФ - области.