Способ определения состава бинарных поверочных газовых смесей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ИЯ Т кое бюро я НаучноССР .А. Одоева,е концент- леводорои.углерода КБ АННТО ОСТАВА АЗОВ ЫХ рологических приуировке и ва компоющих при торые ис- дыхательпечением анствах.еделениедиапазоявляется определеси на основе гелия авлений с высокой гичевке и мполия, Па им чедостигается за счет еления состава бивой смеси на осноя в приготовлении ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ И ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Специальное конструкторсаналитического приборостроенитехнического объединения АН С(56) Методика М - 50, Определенирации водорода, предельных удов (С - и С 4) кислорода, двуокисв бинарных газовых смесях. Л.; САН СССР, 1975,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ С БИНАРНЫХ ПОВЕРОЧНЫХ Г СМЕСЕЙ(57) Изобретение относится к мет скому обеспечению газоаналитиче боров, а именно к настройке, град поверке средств измерения соста нентов в газовых смесях, работа давлениях до 10 МПа и более, ко пользуются для контроля состава ных сред, связанных с жизнеобес человека в замкнутых простр Целью изобретения является опр состава газовой смеси в широком Изобретение относится к метролскому обеспечению газоаналитическиборов, а именно к настройке, градуироповерке средств измерения состава кнентов в газовых смесях на основеработающих при давлениях до 10 мболее, связанных с жизнеобеспечениловека в замкнутых пространствах. 1702240 А 1 1)5 601 й 7/00, Р 17 С 5/06 не давлении и повышение точности определения состава газовой смеси. Суть изобретения заключается в следующем. В способе определения состава бинарных поверочных газовых смесей на основе гелия, заключающемся в приготовлении газовой смеси в баллоне под давлением путем смешения исходных чистых газов, выдержке и определении состава смеси на выходе из баллона в объемных долях при условиях окружающей среды аналитическим методом, дополнительно измеряют давление смеси в баллоне, выбирают коэффициенты сжимаемости гелия при барометрическом давлении и давлении газовой смеси в баллоне и определяют массовую концектрацию смеси по соотношению коэффициентов сжимаемости гелия по формуле рср =Рею Е 1 Ф б Рб 22 - где Рср - массовая концентрация 1-го компонента при повышенном давлении, кг/м; Рсм - 2 давлез,ние газовой смеси в баллоне, кгс/см; Рб - барометрическое давление, кгс/см; Е 1, 72 -2, коэффициенты сжимаемости гелия при Рб и Рсм соответственно и температуре окружающего воздуха; 4 - плотность 1-го компонента при Рб и температуре окружающего воздуха, кг/м;Ф - объемная доля 1-го ком 3,понента при РБ, доли единицы. 2 табл. Целью изобретенияние состава газовой смев широком диапазоне дточностью.Поставленная цельтого, что в способе опреднарной поверочной газове гелия, заключэющемс1702246 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 По большому количеству данных, полученных экспериментально, были определены коэффициенты смесей 02 в Не и С 02 в Не в диапазоне 0,1 - 21,0; и от 0,1 до 4,5;ьсоответственно. Полученные коэффициен- . 5 ты сжимаемости газовой смеси полностью совпадали в пределах погрешности с коэффициентами сжимаемости чистого гелия для тех же давлений и температуры, причем относительная погрешность изменения коэффициентов сжимаемости не превысила 0,2 О,Результаты измерений сведены в табл,1.Таким образом экспериментально было доказано, что 21 =21 и 22 =22,тогда1смф А(1)( РсмРИз формулы (1) следует, чта ее решение не требует сложных расчетов - коэффициенты сжимаемости гелия для укаэанных оптимальных условий давлений известны - и производительность определения состава бинарной смеси повышена по крайней мере в 2 - 3 раза. При этом повышена точность определения, так как погрешность при определении коэффициента сжимаемости смеси больше погрешности, устандвленной для коэффициентов сжимаемости чистого гелия при различных условиях (давлениях и температуре),Поверочные газовые смеси, состав которых определен при условиях окружающей среды (близких к нормальным), не пригодны для градуиравки и поверки газоанализаторов контроля, работающих в широком диапазоне давлений, так как состав газовой смеси внутри камеры (баллона) не идентичен смеси на выходе из-за отклонения паведения реальных газов и смеси от идеального состояния, вызванного наличием у молекул собственных объемов и сил притяжения и отталкиванияПредложенный способ определения состава поверочной газовой смеси реализуется следующим образом. ПриготавлИвается на манометрической установке бинарная газовая смесь нужного состава (02 в Не или СОг в Не) в остальном баллоне под давлением путем смешения потоков двух чистых компонентов, Баллон с газовой смесью выдерживается в горизонтальном положении при комнатной температуре 2-3 сут для гомогенизации смеси. Определяется состав газовой смеси в объемных долях в условиях окружающей среды одним из аналитических методов, например объемным 3,4 определяется Ф 1 .Измеряется давление смеси (Рсм) в баллоне образцовым манометром, температура окружающей среды (т) и барометрическое давление барометром - анероидом (Рб),Находят глотность компонента (б) при Рб и температуре окружающей среды.Находят 21 и 22 (коэффициенты сжимае- МОСТИ ГЕЛИЯ) дЛя Рсм, Рб И тЕМПЕратурЫ ОК- ружающей среды,Данные подставляют в формулу (1) и рассчитывают массовую концентрацию 02 или С 02 в гелии.Примеры реализации способа представлены в табл,2.Диапазоны измерений были выбраны с учетом возможного содержания компонентов (02, С 02) в дыхательных смесях в широком диапазоне давлений.Положительный эффект от использования предлагаемого способа определения состава поверочной газовой смеси по сравнению с прототипом заключается в там, чта стала возможным определение состава поверочных газовых смесей преимущественно на основе Не в широком диапазоне давлений, что. позволило решить задачу метрологического обеспечения газоанализаторов, работающих при давлениях да 10 мПа и выше. Формула изобретения Способ определения состава бинарных поверочных газовых смесей, включающий приготовление газовой смеси в баллоне под давлением путем смешения исходных чистых газов, выдержку полученной смеси и определение ее состава на выходе из баллона в объемных долях при условии окружающей среды аналитическим методом, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью определения состава газовой смеси на основе гелия в широком диапазоне давлений с высокой точностью, дополнительно измеряют давление смеси в баллоне, барометрическое давление и температуру, выбирают коэффициент сжимаемости гелия при барометрическом давлении и давлении газовой смеси в баллоне при температуре окружающей среды. и определяют массовую концентрацию смеси из соотношения коэффициентов сжимаемости гелия по формулер.г,.1, Р,Р р 7,1702246 Таблица 1щ а тате тЕР , кгс/см Р, кгс/смз оС ч. 8кг/мз Ф доли единицыСмесь кисл 22,8 1 251 1 21,1 1 ода 213 9"3 314 0464 .04660459 99,0 99,9 96,9 0,169 11,74 24,88 10005 1,0005 1,0005 1,035 1,0211037 гелии 1,0005 1,0005 1,0005 Смесь углекисло 18,3 1,834 20,2 1,85121 О 1,837 1,0384 1,0144 1,0222 1,023 1,040 1, 034 0,2651,1333,64 8080 30,0148,6 Составитель А,КубасовРедактор Н.Горват Техред М.Моргентал Кор О,Краецо аз 4537 Тираж, ПодписноеВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 где рр - массовая концентрация 1-го компонента при повышенном давлении, кг/м;Рсм - давление газовой смеси в баллоне, кгс/см;рб - барометрическое давление, кгс/см; е 1, Уг - коэфФициенты сжимаемостигелия при Рб и Рсм соответственно и температуре окружающего воздуха;б - плотность 1-го компонента при Рамзи 5 температуре окружающего воздуха, кг/см;Ф 1-объемная доля 1-го компонента приРб,е гелии0,0014О,0970,209го газа0,00190,02150,0431