Способ отбора пробы газа и устройство для его осуществления

(19 00 А 1 С 51)5 С 01 Я 1 22 1 24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯн втаювмм сзицпльстаи юл. к 47виационныйТуполеваТ.Г.ДавлетшН.Шелков,8)видетельство01 М 1/24,детельство С01 Б 1/22, 1 а,. СССР973.СР Жч 4 у ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ "-АССР(54) СПОСОБ ОТБОРА ПРОБЫ ГАЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к газовому анализу и может, быть использовано при исследовании состава высоко"температурного диссоциированного газового потока, Цель изобретениязаключается в повышении достоверности состава пробы составу среды приотборе из высокотемпературной средывысокого давленияСпособ отбора пробы заключается в эффективном смешении ее с нейтральным газом, которыйпрепятствует протеканию рекомбинационных процессов в диссоциированной пробе газов при изменении параметров ее давления и температуры.Нейтральный газ охлаждают, используяэффект Джоуля-Томсона, и направляютдвумя потоками навстречу друг другуОтбираемой пробой газа возбуждаютакустические (бегущие и отраженныеобратные) волны в этих двух потокахнейтрального газа, которые накладываются друг на друга, режим теченияпри этом устанавливают таковым, ко"торый характеризуется коэффициен"том стоячести волны равным или близ"ким к единице. 2 с.п.ф-лы, 6 ил.Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано при исследовании состава высокотемпературного диссоциированного газо" вого потока.При исследовании состава высокотемпературного аиссоциированного газового потока одной из основных заач является определение истинного имического состава среды, включая преаеление концентраций промежуточНых продуктов реакций, например вободных радикалов. Основное треование к применяемым аля этого способам отбора .проб заключается в прекращении в отбираемой пробе химичеСких реакций (замораживании) за вреМя, значительно меньшее времени протекания реакций, способных изменить ее состав.Целью изобретения является повышение достоверности состава пробы сос,аву среды,Способ осуществляется следующим об разомОтбор пробы газа производят из высокотемпературной среды высокого давления и направляют на смешение с инертным газом, который препятствует протеканию рекомбинационных процес" сов аиссоциированной пробе газов при изменении йараметров ее давления и температуры. Однако уровень химиче" ских реакций в цепном механизме хи" мических превращений, состоящий из реакций продолжения, разветвления и квадратичного обрыва цепей, настольк велик, что охлажаение и смещение нехоаиимо производить за время поряд О к10 10с и меньше, что является сложной задачей, Однако соз-. дание энергетически неравновесного течения пробы препятствует протеканию рекомбинационных процессов и поз воляет при этом за большее время осуществить смешение пробы газа с инертным газом (гелием).Инертный газ охлаждают, используя эФфект Джоуля-Томсона, и направляютдвумя потоками навстречу друг, другу, Отбираемой пробой газа возбуждают акустические (бегущие и отраженные " обратные) волны в этих потоках инертного газа которые накладываются дРуг 55 на аруга. Режим течения при этом характеризуется коэффициентом стоячей волны, равным или близким к единице, и организован поперек струи отбираемои пробы. При таком режиме теченияинертного газа максимальная пучность скорости высокочастотной звуковой волны располагается в зоне течения пробы газа и возбуждает в нейколебательный процесс, в результатекоторого энергия поступательногодвижения в звуковой волне переходитна их внутренние степени свободы,возбуждая их, в результате чегоуменьшается энергия, приходящаяся напоступательное движение, которое способствует уменьшению числа соударений молекул газа отбираемой пробы иэффективности передачи энергии приэтих соуаарениях и способствует так"же увеличению числа соударений молекул газа отбираемой пробы с нейтраль"ным газом. Таким образом время акустической релаксации сопоставимо свременем смешения отбираемой пробыс инертным газом.Далее по потоку устанавливаетсяэнергетическое равновесие за резонатором, однако оно не вызывает изменения состава ввиду однородностиприготовленной газовой смеси и снижения температуры в результате теп"ломассообмена и получения таким образом химически неравновесного сос"тава пробы газа, Охлаждение инертного газа с использованием эффекта,Джоуля-Томсона позволяет уменьшитьмольную долю нейтрального газа всоставе смеси, Образование такимобразом химически неравновесногосостава смеси позволяет транспортировать смесь ао газоаналитическогоприбора, время транСпортирования ко"торой сопоставимо с временем химической релаксации. Уменьшениемольной доли инертного газа в составе смеси позволяет увеличить чувствительность штатной гаэоаналитической аппаратуры,На Фиг. 1 представлено устройство аля осуществления предлагаемогоспособа отбора пробы, продольныйразрез; на Фиг. 2 - то же, вид слева,на Фиг.3 - разрез А-А на Фиг.1, наФиг. 4 - разрез Б-Б на Фиг.1, на,фиг, - разрез В-В на фиг.1, наФиг. 6 - разрез Г-Г на Фиг,3.Устройство содержит корпус 1, вкотором размещены отверстие 2 отбора пробы, продольный канал 3 подвода инертного газа, продольный канал1 отвода смеси газов на анализ. В10 5 20 25 корпусе 1 выполнен дополнительныйпродольный канал 5, на торцах которого образованы полости 6 и 7, сообщенные соответственно поперечнымиканалами 8 и 9, с продольным кана"лом 3 подвода инертного газа. В до"полнительном продольном канале 5установлеы пористые вставки 10,11. Отверстие 2 отбора пробы размещено на поверхности продольногодополнительного канала 5, внутренняяполость которого сообщена с продольным каналом 4 отвода смеси газа наанализ поперечным плоским каналом12, В корпусе 1 установлены заглуш"ки 13,Устройство работает следующим образом,Инертный газ по продольному каналу 3 подается через соответствующие поперечные каналы 8 и 9 в полости 6 и 7. Из полостей 6 и 7 инерт.ный газ переходит от одного давле-ния к другому давлению в продольном дополнительном канале 5 безтеплового обмена с окружающей средой так как,корпус устройства выполнен керамическим, проходя пористые вставки 10, 11. Таким образом,осуществляется стационарный переход теплоизолированного газа отодного давления к другому, происходящий в условиях, когда газ в про"цессе перехода не приобретает сколько-нибудь значительной скорости.Этот переход носит название эффек"та Джоуля-Томсона. При прохождениигаза через пористые вставки 10 и 11работа трения вызывает изменениевнутренней энергии инертного газа. Охлажденный инертный газ двумя потоками направляется навстречу друг другу, Через отверстие 2 отбора пробы он поступает в дополнительный продольный канал 5, воз" . буждая акустические (бегущие и отраженные - обратные) волны в пото" ках инертного газа, поступающего как через пористую вставку 10, так и через пористую вставку 11. Режимтечения выбирают таким, который характеризуется коэффициентом стоячей волны, равным единице (идеальный случай) или близким к единице (реальный случай, с учетом допусков на изготовление) . В этом случае пуч" ность скорости высокочастотного ко 30 35 40 45 50 55 лебательного процесса инертного газа располагается в зоне струи отбираемой пробы газа.В зоне взаимодействия потоков замедляется процесс рекомбинации диссоциированной пробы газа при одновременном смешении потоков инертного газа и отбираемой пробы газа. Смесь газов поступает в плоский поперечный канал 9, где энерго-мас" сообмен приводит к замораживанию химических реакций отбираемой пробы газа, Время химической релаксации (с. х. 10,.;10 с) в смеси газов достаточно для транспЬртировки смеси газов по продольному каналу 4 до штатной газоаналитической аппаратуры,Технико-экономическая эффектив" ность предлагаемого способа отбора пробы газа и устройства для его осуществления заключается в повышении соответствия состава пробы составу среды, из которой эта проба отбирается. Формула изобретения 1. Способ отбора пробы газа из высокотемпературной среды высокого давления, заключающийся в замораживании химических реакций в пробе путем быстрого разбавления его инертным газом, предварительно охлажденным, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности состава пробы составу среды, предварительно охлажденный инертный газ разделяют на два потока, дросселируя через акустически непроницаемую пористую стенку направляют оба потока навстречу друг другу, возбуждают потоком пробы в каждом потоке инертногс газа .акустические волны, организуя режим течения, характеризуемый коэф",Фициентом стоячей волны близким к единице.2, Устройство для отбора пробы газа, содержащее корпус, отверстие отбора пробы, канал подвода инерт" ного газа, канал отвода смеси газов на анализ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что корпус снабжен дополнитель" ным каналом с пористыми вставками и плоским каналом, на торцах дополнительного канала выполнены полости, соединенные с каналом подвода инертного газа и соединенные через по1700131 канал соединен с внутренней полостью дополнительного канала,3, Устройство по п.2, о т л иц а ю щ е е с,я тем, цто корпус его выполнен керамицеским. Составитель Р.Сондор О,Хрипта Техред А.Кравчук Корректор А,Обрэдак заказ 798 НИИПИ Го ирана по изобретениям3(-35, Раушская ню жпри ГКНТ ССС ственного коми 113035, Моск твенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,101 оиз ристые вставки с внутренней попостью дОполнительного канала, отверстия о 1 бора пробы и плоский канал расположены в его центре, канал отвода смеси газов на анализ церез плоский5 одписноеоткрытиямдМ 5.