АНАЛИЗАТОР ОБЪЕМНОЙ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ГАЗОВЫХ СРЕД

АНАЛИЗАТОР ОБЪЕМНОЙ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ
Полезная модель относится к теплотехнике, в частности к средствам контроля параметров сжигания газов, и предназначена для использования в энергетике и химико-технологических процессах.
Известен анализатор объемной удельной теплоты сгорания на основе аналитического блока с пламенным температурным детектором (Фарзане Н.Г., Илясов Л.В., Азим-Заде А.Ю. Автоматические детекторы газов и жидкостей.-М: Энергоатомиздат.-1983.-с. 62-63). Пламенный температурный детектор представляет собой небольшую камеру, в которой в миниатюрной горелке сжигается водород. Над пламенем водорода расположен термоэлектрический преобразовательный элемент. Для зажигания пламени используется нихромовая спираль. Анализируемый газ подается от дозатора или шприца через вакуумную трубку и специальную стеклянную трубку в миниатюрную горелку. При попадании в пламя водорода анализируемого газа, содержашего горючие компоненты, температура пламени и продуктов сгорания увеличивается, что приводит к изменению температуры термопары и термо - ЭДС.
Недостатком этого устройства является снижение точности и воспроизводимости получаемых результатов вследствие, недостатков конструкции подводки исследуемого газа.
Сушность полезной модели
Задачей создания полезной модели является повышение точности измерений и воспроизводимости результатов при сохранении простоты конструкции.
N25/32
ГАЗОВЫХ СРЕД
Поставленная задача достигается тем, что в анализаторе объемной удельной теплоты сгорания газовых сред содержащем аналитический блок с пламенно-температурным детектором, снабженным миниатюрной горелкой, подключенной через вакуумную трубку для ввода пробы и термоэлектрическим преобразовательным элементом, согласно полезной модели он дополнительно содержит блок газоснабжения, блок измерения и регистрации сигнала, образующих блочную систему, при этом аналитический блок снабжен колонкой, в виде металлической трубки. Металлическая трубка выполнена длиной 900 - 1100 мм и внутренним диаметром 3-3,5 мм. Миниатюрная горелка пламенного температурного детектора выполнена в виде капилляра с внутренним диаметром 0,4 - 0,6 мм и дополнительно содержит рассекатель потока воздуха, а окно для поджига водорода содержит крышку с защитным кожухом. Блок газоснабжения включает микрокомпрессор воздуха, стабилизатор давления водорода, манометр и переменные дроссели, а блок измерения и регистрации сигнала устройство для компенсации и корректировки начального уровня сигнала термопары и автоматический планшетный потенциометр.
Использование блочной структуры, включающей блок газоснабжения, аналитический блок и блок измерения и регистрации сигнала позволяет систематизировать построение средства измерения и упростить его обслуживание. Включение в аналитический блок металлической колонки, вакуумной трубки и пламенного температурного детектора с миниатюрной горелкой, выполненной в виде капилляра, рассекателем потока воздуха, окном для поджига водорода с крышкой и защитным кожухом, позволяет решить задачу устранения влияния внешних возмущений на измерительный сигнал.
Тем самым решается задача повышения точности измерений и воспроизводимости получаемых результатов при сохранении общей конструкции.
На рисунке изображена схема анализатора объемной удельной тенлоты сгорания газовых сред.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
Анализатор содержит блок I газоснабжения, аналитический блок II и блок III измерения и регистрации сигнала.
Блок I газоснабжения содержит микрокомпрессор воздуха 1, стабилизатор 2 давления водорода, манометр 3 и переменные дроссели 4-6.
В аналитическом блоке II расположен пламенный температурный детектор 7, снабженный колонкой 8 (металлическая трубка, длиной 1 м, с внутренним диаметром 3 мм) и отрезок вакуумной трубки 9, расположенный на входе в колонку 8, для ввода пробы анализируемого газа с помощью шприца 19. Во внутренней полости пламенного температурного детектора 7 размещена миниатюрная горелка 10, выполненная в виде капилляра с внутренним диаметром 0,5 мм, рассекатель 11 потока воздуха и термопара 12, укрепленная в обойме 13. Детектор 7 имеет окно 14 для поджига водорода, которое снабжено крыщкой 15, и защитным кожухом 16, служащим для исключения влияния на его работу внещних воздушных потоков.
Блок III содержит устройство 17 для компенсации и корректировки начального уровня сигнала термопары 12 и автоматический планщетный потенциометр 18 для измерения и регистрации изменений сигнала термопары 12.
Анализатор объемной удельной теплоты сгорания газовых сред работает следующим образом. Перед включением анализатора в работу с помощью стабилизатора давления 2 устанавливают по манометру 3 давление
f/.//
3 Перечень фигур
водорода, равное 0,5 кгс/см (0,05 МПа), а мыльно - пленочным расходометром измеряются, а с помощью переменных дросселей 4, 5 и 6 соответственно устанавливаются расходы воздуха для сгорания (15-16 л/ч), водорода (2-2,5 л/ч) и воздуха носителя (1-1,5 л/ч). Запуск пламенного температурного детектора осуществляется путем зажигания с помощью горящей спички через открытое окно 14 водородного пламени.
Анализатор включается в работу за 30 минут до начала анализов.
При проведении анализа с помощью устройства 17 устанавливается начальный уровень измеряемого сигнала, который должен составлять 10-15% сигнала потенциометра.
Отобранную щприцем 19 строго постоянную по объему (1 или 1,5 мл) пробу анализируемого газа вводят путем прокалывания вакуумной трубки 9 в поток воздуха-носителя. В момент ввода на диаграммной ленте регистрируется некоторый сигнал, который вызван временным увеличением расхода воздуха-носителя через колонку 8 и горелку 10 и изменением теплового режима пламени. Пробу анализируемого газа вводят в вакуумную трубку 9, она подхватывается потоком воздуха - носителя и транспортируется через колонку 8 в горелку 10. Длина и внутренний диаметр колонки 8 и расход воздуха - носителя подобраны так, что за время транспортировки пробы анализируемого газа по колонке 8 сигнал термопары 12 возвращается к начальному уровню. При поступлении пробы анализируемого газа в горелку 10 она постепенно сгорает в водородном пламени. В результате выделения теплоты увеличивается температура продуктов сгорания. При этом увеличивается сигнал термопары 12. Изменение этого сигнала измеряется потенциометром 18 и регистрируется на его диаграммной ленте в виде импульса (пика), высота h или площадь S которого связана с низщей удельной теплотой сгорания газовой среды:
где Kh- коэффициент преобразования пламенно - температурного детектора по высоте пика,
KS- коэффициент преобразования пламенно - температурного детектора по площади пика.
Как показывает практика проведения анализов при импульсном режиме работы анализаторов большей стабильности результатов можно добиться при измерении площади пика.
Для получения количественных результатов необходимо после каждого анализа или серии анализов, выполняемых за ограниченный интервал времени, осуществить градуировку анализатора. Эта операция осуществляется путем ввода в него на анализ пробы метана, объем которой должен быть равен объему пробы анализируемого газа. Площадь SQ , полученного при этом сигнала может быть описана следующим выражением:
, где QO - низшая объемная удельная теплота сгорания метана
(Qo 35,825 мДж/м). Из данных выражений может быть найдено значение Qo
,
Q  Q.в случае, когда анализируемая газовая смесь имеет малую концентрацию горючих газов, для увеличения точности определения допускается введение при градуировке анализатора меньшей по объему пробы метана. Однако при этом должно быть точно определено соотношение между объемом V пробы анализируемого газа и объемом метана VQ,
Jn вводимого в анализатор. В этом случае газа может быть выполнен по формуле:
Данный анализатор объемной удельной теплоты сгорания газовых сред выполнен в виде опытного образца.
V
о расчет величины Q анализируемого