Способ определения концентрации газов и жидкостей

0 П И С А Н И Е (1 и 763758ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ФгФ(53) УДК 543.274 (088.8) оо делан изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Д. И. Агейкин и В. С, Емельянов Ордена Ленина Икститут проблем управления(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЛИзобретекие относится к анализу газовых смесей.По основному авт. св.534678 известен способ определения концентрации газов и жидкостей, заключающийся в том, что чувствительный элемент, выполненный в виде терморезистора, покрытого слоем сорбента, помещают в анализируемую газовую смесь, После сорбции определяемых компонентов температуру терморезистора повышают с определенной скоростью от начального значения до полной десорбции компонентов из сорбента, а затем понижают с той же скоростью до начального значения. О концентрации определяемых компонентов в смеси судят по разности энергий, затраченных на повышение и понижение температуры. терморезистора 1.Измеряемая по этому способу разность энергий пропорциональка массе поглощенных сорбентом компонентов, которая определяется сорбционной емкостью сорбента и зависит от их концентрации в анализируемой смеси. Фактически эта разность представляет собой энергию термодесорбции коМ- понентов из сорбента. Описанный в основном изобретении способ значительно снижает влиянием температуры и теплопроводности газовой смеси на результат определенияконцентрации компонентов по сравнению сдругими термодесорбционными способами.Однако точность и достоверность полученного результата недостаточно высоки.Этот недостаток обусловлен неоднозначной зависимостью между концентрацией определяемых компонентов в анализируемойсмеси н тем их количеством, которое набирает сорбент. Такая неоднозначность опре 10 деляется в основном гистсрезисом сорбента,наличием в смеси возможных примесей посторонних газов, а также изменением механического состояния сорбента-загрязнение,уменьшение массы и т.д., которое можетиметь место при длительной эксплуатациичувствительного элемента,Цель изобретения - повышение точности определения и одновременное диагностирование механического состояния сорбента.Это достигается тем, что в известном спо.собе определения концентрации газов и жид.костей по авт. св,534678 непосредственно после достижения температуры терморезистора, соответствующей полной десорбцниопределяемых компонентов, дополнительно763758 разогревают и охлаждают чувствительныйэлемент по циклическому закону, поддержи-,вая постоянной скорость повышения и понижения температуры терморезистора, измеряют затраченную при этом мощность вфункции температуры терморезистора и текущего времени, по измеренной мощностивычисляют теплопроводность газовой смесив функции температуры и времени и теплоемкость чувствительного элемента, по вычисленным значениям корректируют результат измерения концентрации определяемыхкомпонентов,Кроме того, с целью обнаружения дополнительных газов, температуру терморезистора в первую половину цикла повышают дозначения, при. котором обнаруживаемыйгазимеет теплопроводность, отличающуюся оттеплопроводности остальных составляющихгазовой смеси,Дополнительный цикл повышения и понижения температуры терморезистора, равномерный во времени, дает возможность проследить по затраченной мощности изменение теплопроводности газовой смеси в функции температуры терморезистора за времяэтого цикла и тем самым оценить составсмеси и его изменение в функции времени.При этом одновременно можно оценить теплоемкость чувствительного элемента.Теплопроводность газовой смеси в течение первой и второй половин цикла, при линейных нарастании и убывании температурытерморезистора, вычисляют соответственнопо формулам.(1)е Ж Зф), Аг(6) - теплопроводность газдвой эясмеси в течение первой и второй половин цикла;) ) -мощности, затраченные в течение первой и второй половинцикла соответственно для повышения температуры терморезистора по линейному закону;С - теплоемкость чувствительногоэлемента;Ь д- -скорость изменения температуры терморезистора, причем К= 4 з= сопз 1;9 = Ю - перегрев терморезистора относительно температуры газовойсмеси,Здесь величиныви К задаются (известны),Р,(9) и Р(6) измеряются, а С, практически фвнеизменная в течение диого цикла, вычисляется по формуле: С = - Р(9 вак)-(6 ааЛ СЗ) при условии, чтопереход от равномерЦ ного разогрева, при достижении максимальной температуры терморезистора, к равномерному его охлаждению происходит скачко 4образно, в силу чего можно считать, чтоХ(9 вак) = Л(9 тпак)Уравнения (1 - 3) получены по известным уравнениям теплового баланса термо-,резистора, нагреваемого электрическим током по заданному закону,Р)=Л(9) 6 С-при линейном повышении температуры терморезистора,(6 Щ 9) 9-О(-при линейном положении, температуры терморезистора.Таким образом, измеряя затраченнуюмощность в течение дополнительного цикла,получаем информацию о массе чувствительного элемента, о составе газовой смеси и,учитывая, чтов = К( иК=сопз(, о скорости измеНения концентрации в ней компонентов.В некоторых случаях температурубщ,ро которой равномерно нагревают терморезистор, выбирают из учета того, что некоторые газы на повышенных температурахимеют одинаковую теплопроводность и несоздают помех для обнаружения другогогаза.оЭтот способ был применен, в частности,для измерения относительной влажности воздуха.Температура терморезистора повышаласьсо скоростью 3 град/с до80 С и понижалась с той же скоростью (3 град/с). Полученная при этом зависимость затраченноймощности от температуры терморезистора втечение цикла позволила снизить погрешность от гиетерезиса сорбента, в качестве которой использовалась вискоза, в 3 ,раза,и при изменении влажности от 95 до 40/о еезначение не превышало 1,5 - 2 й. При этомпопутно оценивалась теплоемкость чувствительного элемента, значение которой соот-,ветствовало нормальной массе сорбента.Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет:повысить точность и достоверность определения концентрации газов;диагностировать механическое состояниесорбента и тем самым точно определять момент действительной выработки ресурса чувствительного элемента;обнаруживать дополнительные газы в смеси, что расширяет функциональные возможности устройств, основанных на термодесорб.ционном принципе измерения.Формула изобретенияСпособ определения концентрации газов и жидкостей по авт. св.534 б 78,отличающийся тем, что, с целью повышенияточности измерений и одновременного диагностирования механического состояния сорбента, непосдерственно после достижениятемпературы терморезистора, соответствующей полной десорбции определяемых компонентов, дополнительно разогревают и охлаждают чувстнительный элемент по циклическому закону, поддерживая постояннойскорость повышения и понижения температуры терморезистора, измеряют затра щниуюректируют результат измерения концентрации определяемых компонентов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. Авторское свидетельство СССР534678, кл. 6 01 Х 25/32, (прототип). 763758 при этом мощность в функции температурн терморезистора и текущего времени, по измеренной мощности вычисляют теплопроводность газовой смеси в функции температуры и времени и теплоемкость чувствительного элемента, и по вычисленным значениям кор Составитель Л. Дикая Редактор Г. Нечаева . Техред К. Шуфрнч Корректор В. Бутяга За каз 6272/37 . Тираж 1019 Подннсное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам нзобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д 4/5 филиал ППП аПатента, г. Ужгород, ул, Проектная, 4