1 Hai bản mạch thạch anh mắc song song 2 Láđồng
4.1. Khái niệm chung
- Hệ thống đo nồng độ chất khí được sử dụng xác định thành phầnđịnh lượng của chất khí
- Các máy này thườngđược phân chia thành 2 loại là máy xách tay sửdụng trong các phòng thí nghiệm và máy phân tích khí tự động được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của công nghệ như kiểm tra chất lượng quá trình cháy của nhiên liệu,...
- Các máyđo nồng độ chất khí thường chia độ theo phần trăm thểtích. Phương pháp này cóưuđiểm là giá trịnày không thay
đổi vào nhiệtđộhay áp suất môi trường thayđổi
- Nguyên lý cơbản của hệthống là xem xét sựthayđổi của thể
tích của 1 mẫu thửsau khi tách 1 thành phần nàođó
22/01/2010
CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG ĐO NỒNG ĐỘ CHẤT KHÍ
4.2. Máy phân tích chất khí bằng nhiệt
Máy phân tích khí bằng nhiệt dẫn
- Nguyên lý làm việc của máy dựa vào tính chất dẫn nhiệt của hỗn hợp khí phụ thuộc cơ bản vào hàm lượng của chất khí cần phân tích
- Máy được thiết kếđểđo nồng độ các chất CO2, SO2, H2, CH4, Cl2và một số chất khí có hệ số dẫn nhiệt khác biệt so với các chất khí còn lại - Điều kiện sử dụng là hỗn hợp khí chỉ có 1 thành phần chính cần phân tích có hệ số dẫn nhiệt khác biệt với các thành phần còn lại, các thành phần còn lại có hệ số nhiệt gần bằng nhau Hình 4.1: Phân tích khí bằng nhiệt dẫn 22/01/2010
- Bảng hệ số dẫn nhiệt của một số chất khí so với hệ số dẫn nhiệt của không khí Chất khí λC/λKK Chất khí λC/λKK N2 0,998 CO2 0,614 NH3 0,897 O2 1,015 H2 7,13 CH4 1,318 SO2 0,344 CO 0,064 Hơi nước 100oC 0,973 H2S 0,358 22/01/2010 CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG ĐO NỒNG ĐỘ CHẤT KHÍ - Nhiệt độ tốt nhất để phân tích thành phần chất khí là từ80oC đến 100oC
- Cảm biến và chuyểnđổiđo có cấu tạo theo nguyên lý cầuđiện trở. Các điện trở R1, R2, R3 và R4 được chế tạo bằng platin mảnhđường kính 0,02÷0,04mm với giá trịtừ10 ÷ 40Ω. R2 và R4ởtrong bình kínđiềnđầy chất khíđểso sánh.
- Cầu được nuôi bằng một dòng cố định từ nguồn ổn dòng NOD. Khi dẫn không khí đi vào bình R1 và R3, do cả 4 bình
đều là không khí nên cầu cân bằng Uab= 0. Nếu có sựmất cân bằng, ta có thể hiệu chỉnh bởi điện trở R có giá trị khoảng 0,15Ω
- Khi dẫn dòng khí cần phân tích vào bình chứa điện trởR1 và R3, do hỗn hợp thành phần chất khí có hệ số dẫn nhiệt khác với không khí nhiều nên nhiệt lượng truyền ra từ R1 và R3 ra môi trường xung quanh khác với nhiệt lượng từ R2 và R4 truyền ra.Điều này làm cầu mất cân bằng.
- Giá trị điện ápđược tính
- Do giá trị của R1 và R3 phụ thuộc nồng độ chất khí cần phân tích trong hỗn hợp chất khí nên giá trị điện áp Uablàđại lượng biểu thịnồngđộchất khí
2
ab
I
U = ∆R I Giá trị nguồn dòng không đổi của NOD
22/01/2010
CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG ĐO NỒNG ĐỘ CHẤT KHÍ
Hình 4.2: Máy phân tích khí điện nhiệt dẫn kiểu so sánh 22/01/2010
Máy phân tích khí nhiệt hóa
- Nguyên lý hoạt động của máy là dựa trên năng lượng sản sinh ra do phản
ứng xúc tác giữa oxy và thành phần khí cháy
- Máy phân tích khí nhiệt hóa có 2 loại chính: loại thứ nhất phản
ứng nhiệt hóa cháy trên bề mặt cảm biến đo có phủ lớp xúc tác. Loại thứ 2 dùng cảm biến đo nhiệt độ (thường là nhiệt kế điện trở bạch kim) đểđo nhiệt độ hỗn hợp khí sau khi hỗn hợp này đã đi qua chất xúc tác
Hình 4.3: Máy phân tích nhiệt hóa
22/01/2010
CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG ĐO NỒNG ĐỘ CHẤT KHÍ
- Cấu tạo cơbản của máy là một cầu điện trở không cân bằng khi có phảnứng xúc tác. Nhánh R1và R2là các nhiệtđiện trở, còn nhánh R3và R4làđiện trởmaganin.Điện trởR1 được phủ
một lớp chất xúc tác. Cầuđược nuôi bởi nguồn áp NOA
- Các điện trở R1 và R2 được đốt nóng đến nhiệt độ của phản
ứng xúc tác. Khi chưa có phảnứng xảy ra, cầu cân bắng tức là Uab= 0.
- Khi có phản ứng xảy ra, nhiệt độ của R1 sẽ khác R2 làm cầu mất cân bằng. Điện áp Uab sẽtỉlệvới hiệu nhiệt độtrên R1và R2, nghĩa là tỉlệvới hiệuứng nhiệt do phảnứng xúc tác. - Giá trị điện áp Uab chính làđại lượng xácđịnh hàm lượng của
chất khí phân tích trong hỗn hợp chất khí
Hình 4.4: Máy phân tích nhiệt hóa nguyên lý cầu cân bằng 22/01/2010
CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG ĐO NỒNG ĐỘ CHẤT KHÍ
4.3. Máy phân tích khí bằng từ
Nguyên lý hoạtđộng
- Chất khí thường được đặc trưng bằng giá trị độ nhạy cảm từ
khối. Tất cảcác chất khí được chia thành chất khí có tính chất từthuận hoặc từnghịch.
- Có 4 loại máy phân tích khí bằng từcơbản