Способ определения состава газовой смеси

(51) 4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ Н АВТОРСКОМ в В.С.361-36 ами, посл и и сравни время достижедавления и массы комповой смеси по характерным ления эталонр О ГОСУДАРСТВ.ННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Флеров Г.Н., Барашенко УФН, 1974, т. 144, вып. 2, с. 9Соколов В,А.Методы анализа газов. М., 1958, с. 249-251. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА ГАЗОВОЙ СМЕСИ, включающий напуск иссле дуемой газовой смеси и сравнительного газа соответственно в рабочую и сравнительную камеры, разделенные полупроницаемой пористой мембраной, измерение максимального перепада давления между камерами, пропорционального концентрации компонентов газовой смеси, при этом перепад давления в начальный момент времени авен нулю, о т л и ч а ю щ и и с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей измерения засчет определения молекулярной массыкомпонентов исследуемой газовой смеси, предварительно напускают эталонную газовую смесь и сравнительныйгаз соответственно в рабочую и сравнительную камеры, измеряют времядостижения характерных максимумовперепада давления, соответствующих,компонентам эталонной смеси с извест ными-молекулярными масснапуска исследуемой сметельного газа измеряют ния максимумов перепада определяют молекулярные нентов исследуемой газосовпадающим во временимаксимумам перепада давной газовой смеси.,45 1-го компонента; первоначальное давление смеси,где Р, Р Рп 4 )К 2 3Ч соотвтетственно для эталонного газаэффективный радиус и длина 55 пор мембраны; общее число пор объем камер; Изобретение относится к способамопределения состава газовой смеси иможет найти широкое применение втех отраслях промьпдленности и народного хозяйства, где необходимо производить одновременный качественныйи количественный анализ состава газовых смесей.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей измерения за счет определения молекулярноймассы компонентов исследуемой газовой смеси,На фиг, 1 представлена калибровочная зависимость молекулярная масса - 15характерное время достижения максимума давления, на фиг. 2 и 3 - относительное изменение перепада дав -ления многокомпонентной газовой смеси. 20Измерения производят при реализа-.ции свободно-молекулярного (кнудсеновского) течения газа в порах мембраны (10 с 1 ( Л, где й - диаметр пор,а 3- средняя длина свободного пробега газовых молекул). Поэтомудвижение отдельных компонент черезмембрану можно считать независимым.Следовательно, время достижения каждого характерного максимума давления однозначным образом зависит отмолекулярной массы компонента. Аналитическое выражение изменения давления многокомпонентной смеси в камерах устройства реализующего дан 935ный способ, можно записать в виде-го компонента.Данная зависимость имеет явно выраженные максимумы которым соответствуют характерные времена 1 п Б; - 1 п Б ю я - я,Х 150 В качестве мембран используютполиядерные фильтры Объединенногоинститута ядерных исследований(г. Дубна) 11 и мембраны фирмыи о 11Нпср.ероге (США). Они выгодно отличаются от мембран других типов порами цилиндрической формы и их малойдисперсией по размерам.Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.Сначала определяют характерныевремена достижения максимумов давле. -ния для газов с известными молекулярными массами. Для этого предварительно напускают эталонную газовуюсмесь и сравнительный газ соответственно в рабочую и сравнительнуюкамеры, разделенные полупроницаемойпористой мембраной,Выравнивают в начальный моментвремени давления и камерах. Затем измеряют величину и время достиженияхарактерных максимумов перепададавления, соответствующих компонентам эталонной смеси с известнымимолекулярными массами. При этомвеличина отдельного максимальногоперепада давления между камерамипропорциональна концентрации соответствующей компоненты газовой смеси,На основе полученных данных строяткалибровочную зависимость молекулярная масса - характерное время достижения максимума давления (фиг.1).Перед следующим измерением камеры промывают сравнительным газом.После напуска исследуемой смеси исравнительного газа соответственнов рабочую и сравнительную камеры измеряют время достижения макскчумовперепада давления и определяют молекулярные массы компонентов исследуемой газовой смеси по совпадающим вовремени характерным максимумам перепада давления эталонной газовой смеси.П р и м е р 1. Получение калибровочной зависимости эталонного газат =Г (Г ) где т Г - масса и соотф 1 1ветствующее ей характерное время достижения максимума давления для 1-го компонента. В качестве сравни - тельного газа использовался Не. 5Калибровка проводилась на мембране типа ядерный Ьильтр из полизтилентерефталата (лавсана). Для обеспечения кнудсеновского режима течения газа в порах мембраны, т.е. исходя 10 из соотношения 106 ( 3 , давление в капилляре было выбрано равным 10 торр, а мембрана имела следующие характеристики; й = 200 1, п2,5 10 пор/см, толщина 1, =1510 мкм и площадь Г = 3 см. На фиг, 1 изображена полученная калибровочная зависимость для ряда газов.П р и м е р 2. Анализ многокомпонентной газовой смеси Х -Х -Х.-Не 201 2 3 при неизвестных Х, Х 2, Х . На фиг. 2 можно выделить несколько характерных максимумов, которым будут соответствовать 7= 15 с,= 85 с и Г = 120 с. Исходя из калибровочной кривой получим: Х = Н 1, Х 2 = И 2 Х = С 02 . При этом степень разрешенйя данной смеси составляет, 107 (относительная высота двух близлежащих пиков, см.Фиг.З), а точность определения концентрации лежит на уровне 53, что вполне удовлетворительно для данного типа устройства.Таким образом, предлагаемый способ позволяет производить анализ многокомпонентных смесей, когда компоненты отличаются по массе не менее чем в 1,5 раза. Применение данного способа особенно выгодно в тех областях науки и техники, где необходимо оценочное, экспрессное и простое определение состава газовой смеси.1182332 аРР Составитель А.БерлинРедактор В.Ковтун Техред М. Надь орректор Л Беск аказ 60 38 Тираж 896ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений5, Москва, Ж, Раушская исно омитет открыт 1303 на лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная