成分分析仪表

1、第四章 成分分析仪表 成分是指混合气体或液体中的各个组分，成分检测的目的是要确定某一或全部组分在混合气体或液体中所占地百分含量。例:在锅炉燃烧系统中，为了确定炉子燃烧状况，计算燃烧效率，要求知道烟道气中 、CO、 等气体的含量。2O2CO图41 常用分析仪表 成分参数的检测方法主要有： 化学式化学式 物理式物理式 物理化学式物理化学式等 其中化学式和物理式检测方法是利用被测样品中待测组分的某一化学或物理性质比其它组分有较大差别这一事实工作的。 【例41 】氢气的导热系数比其它气体大得多，由此构成的热导式检测方法可检测混合气体中的氢含量；【例42 】氧气的磁化率是一般气体的几十倍以上，利用这一性

2、质构成的热磁式检测方法可检测氧气的含量。 物理化学式物理化学式检测方法主要是根据待测组分在特定介质中表现出来的物理化学性质的不同来分析待测组分的含量。【例43】利用氧化锆电解质构成浓差电池用来测量氧含量；利用色谱柱可将被测样品中各组分进行分离等。 半导体气敏检测元件，由金属氧化物半导体材料制成，不同的氧化物材料对气体的敏感作用是不一样的。因此可以用来检测不同的气体组分。 1 1 热导式检测技术热导式检测技术 热导式检测技术是根据待测组分的导热率与气体组分的导热系数有明显的差异这一特性工作的。当被测气体的待测组分含量变化时，将引起导热系数变化，通过导热池，转换成电热丝电阻值的变化，从而间接地得到

3、待测组分的含量。利用这一原理制成的仪表称为热导式气体分析仪。表41 某些气体在0时导热系数（ ）和相对导热系数（ ）气体00时对空时对空气导热系数气导热系数00时导热时导热系数系数氢气0.1741 7.130氮气0.02350.964甲烷0.03221.318一氧化氮0.02190.897氧气0.02471.013氨气0.01500.614空气0.02440.998二氧化碳0.01610.658000A气体00时导热系时导热系数数00时对空时对空气导热系数气导热系数一、检测原理一、检测原理 表征物质导热能力大小的物理量是导热系数，越大，说明该物质传热速率越大，更容易导热。不同的物质，其导热系数

4、是不一样的。即使同一种气体，其导热系数不是固定不变的，它随温度的升高而增大。 对于由多种组分组成的混合气体，若彼此之间无相互作用，实验证明其导热系数可近似由下式计算： iniic1（41） 式中 为混合气体中第i组分的导热系数， 为混合气体中第i组分的浓度。 设待测组分的浓度为 ,其相应的导热系数为 ；混合气体中的其它气体组分的导热系数近似相等，即： 。利用式（41），可测得待测气体浓度与混合气体的导热系数之间的关系： iic1c1n.322121c上式表明，当待测组分浓度变化时，将引起导热系数的变化，如果测得，即可求得待测组分的浓度。 （42）式（42）成立的条件是： 混合气体中除待测组分外

5、，其它各组分的导热系数应大致相同或是否接近； 待测组分的导热系数与气体组分的导热系数要有显著的差别，差别越大，测量的灵敏度越高。 从表41可以看出，氢气的导热系数一般是其它气体的几倍，而二氧化碳、二氧化硫比其它气体的导热系数明显要小得多，因此从理论上讲，热导式检测技术可用于氢气、二氧化硫及二氧化碳等气体在某一混合气体中所占浓度的测量。二、热导监测器二、热导监测器 热导监测器也称热导池。由于气体的导热系数都比较小，一般不能进行直接测量。热导池的作用是将气体的导热系数的大小及其变化转换成热导池中热电丝的电阻值的变化，以变进行测量。 热量平衡时，电阻丝产生的热量与通过气体传导散失的热量相等。当电阻丝初始电阻、温度和电阻丝上的电流及电阻丝的几何尺寸为一定时，电阻丝的阻值与为单值关系。如果愈大，说明散热条件越好，则热平衡时电阻丝的的温度也越低，导致电阻丝电阻值愈小，检测出电阻丝的阻值变化，可以测量导入系数。图42 热导池结构 三、热导式气体分析仪的测量桥路三、热导式气体分析仪的测量桥路 在热导式气体分析器中，由于待测组分气体的含量变化引起电阻值的变化，这就可以通过电桥进行测量。图43中，热导池的电阻丝作一个测量桥臂，其它各臂为固定电阻。问题：问题：在流经电阻丝的电流I有所波动或外界温度变化条件下，影响电阻丝传热，对测量结果有