热导式气体分析仪器.ppt

《热导式气体分析仪器.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、8.2热导式气体分析仪器8.2.1基本原理8.2.2热导池（检测器）8.2.3测量电路8.2.4热导式气体分析仪的应用上一页下一页返回8.2.1基本原理对于多组分气体，由于组分含量不同，混合气体导热能力将会发生变化。根据混合气体导热能力的差异，就可以实现气体组分的含量分析。根据传热学理论，在温场中的介质传导的热流量通过介质微元等温面传导的热流量，不仅与等温面处温度梯度有关，而且与介质的导热系数成正比。导热系数标志着物质的导热能力。上一页下一页返回导热系数对于不同的介质，导热系数的大小是不同的。固体和液体的导热系数较大，气体的导热系数较小。气体的导热系数通常与

2、温度有关。当温度升高时，分子运动加剧，导热系数随之增大。导热系数与温度的关系可近似写成β——介质导热系数的温度系数。上一页下一页返回表8.2.1常见气体相对导热系数及温度系数气体名称相对导热系数（00C时）温度系数/0C-1（0~1000C）空气1.0000.00253氢7.1300.00261氖1.9910.00256氧1.0150.00303氮0.9980.00264一氧化碳0.9640.00262氨0.897-氩0.6850.00311氧化亚氮0.646-二氧化碳0.6140.00495硫化氢0.538-二氧化硫0.344-氯0.322-甲烷1.318

3、0.00655乙烷0.8070.00583乙烯0.7350.00763二乙醚0.5430.00700丙酮0.4060.00720汽油0.3700.00980二氯甲烷0.2730.00530水蒸气0.973（1000C时）0.00455（1000C时）上一页下一页返回混合气体的导热系数由所含组分气体的导热系数共同决定的。对于彼此之间无相互作用的多组分气体，其导热系数可近似地认为是各组分导热系数按组成含量的加权平均值，即根据混合气体导热系数与各组分导热系数之间的关系，就可以实现多组分气体的含量分析。上一页下一页返回严格地讲，热导式气体成分分析仪只能解决双组分气体

4、的含量分析，此时式（8.2.3）的具体形式为：由于C1+C2=100%只要测出混合气体的导热系数，就可以根据两组分的导热系数求得待测组分的含量。对上式微分，可得仪器的灵敏度与两个组分导热系数之差成正比，即两组分导热系数相差越大，仪器的灵敏度就越高。上一页下一页返回对于烟气和大多数多组分混合气体，各组分之间满足：（1）除待分析的组分外，其余组分的导热系数相等或接近，即接近的程度越高，仪器的测量精度越高。若个别气体的值与其它背景气体的值相差较远时，则被视为干扰成分，在分析之前要去掉。（2）待分析组分与其余组分的导热系数相差很大，以保证仪器有较高的灵敏度。上一页下

5、一页返回8.2.2热导池（检测器）1.热导池的工作原理2.影响热导池特性的因素3.热导池的结构上一页下一页返回1.热导池的工作原理上一页下一页返回热导池结构示意图1-腔体；2-电阻丝；3-支承架；4-绝缘；5-引线；6-气体出口；7-气体入口当电阻元件通过电流I时，电阻吸收的功率将全部转换成热量此热流量一方面使电阻元件本身温度升高，另一方面也向周围散失。电阻元件向外散失的热量主要是靠热导池内气体的导热。当通过电阻元件的电流，气体成分以及热导池壁面温度一定时，电阻元件温度上升到某一数值后，便会出现电源供给的热量与气体的导热量相平衡的情况，以后电阻元件的温度以及

6、热导池内的温场分布都将保持不变。热平衡时热导池内的温场为一系列同轴圆柱等温面。对于半径为r的等温面，单位时间气体的导热量为上一页下一页返回热平衡时各等温面的导热量相当，dQ值与r无关，则式变为对于热导池壁，当r=rc时，t=tc，代入上式可得积分常数C为式中，rc——热导池内壁半径。式中，λ0——混合气体在0℃时的导热系数；β——混合气体导热系数的温度系数；上一页下一页返回假定电阻丝r=rw表面处的温度t=tw式中，λm——混合气体的平均导热系数；K——与热导池尺寸有关的常数，称为热导池常数。电阻丝的阻值是温度的函数热导式气体分析仪热导池的特性方程当电阻丝通

7、过的电流I和热导池的壁面温度tc固定时，电阻丝的阻值只与分析气体的导热系数有关。测量电阻丝阻值，便可对多组分气体待测组分的含量分析。上一页下一页返回新型热导式分析仪硅传感器热导池原理图上一页下一页返回2.影响热导池特性的因素（1）电阻丝的参数（2）工作电流（3）腔壁温度的影响（4）其它散热的影响上一页下一页返回（1）电阻丝的参数由式（8.2.14）可见，电阻丝的初始电阻R0，电阻丝材料的电阻温度系数的数值及其稳定性，对检测器的灵敏度和精度都有很大的影响。一般R0的数值取大一些有利于灵敏度的提高。增大R0的方法有两个：增大电阻丝的长径比，选用电阻率大的材料。上

8、一页下一页返回（2）工作电流由式（8.2.14）可见