Способ определения концентрации водорода в воздухе

Способ определения концентрации водорода в воздухе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к способам анализа газов с помощью электрических средств, и мозйет быть использовано лдя определения концентрации водорода в энергетике, металлургии , металлообрабатывающей, химической и других отраслях промьшшенности. Целью изобретения является повышение точности достоверности определения концентрации водорода в воздухе. Для этого создается зона ионизации и пропускается предварительно осушенная газовая смесь через эту зону. Измеряется влажность анализируемой смеси до ионизации и после ионизации. Находится разность этих значений. Концентрацию водорода определяют по этой разности. Зону ионизации могут формировать с помощью коронного разряда УФ-изяучения и радиоактивного источника. 1 з.п. ф-лы, 2 ип. i (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4063742/24-25 (22) 28.04.86 (46) 15.05.88. Бюл. 1Ф 18 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) А.А.Трусов, С.А.Яковлев, Л,А.Нейман и З.С.Домбровский (53) 541.275 (088.8) (56) Месси Г. Отрицательные ионы.

Пер. с англ. И.: Иир, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Р 321744, кл. С 01 N 27/70, 1971. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ВОДОРОДА В ВОЗДУХЕ (57) Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к способам анализа газов с помощью электрических средств, и может быть

„„SU „„1396029

nD 4 С 01 N 27/00 использовано для определения концентрации водорода в энергетике, металлургии, металлообрабатывающей, хими †. ческой и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение точности достоверности определения концентрации водорода в воздухе. Для этого создается зона ионнзации и пропускается предварительно осушенная газовая смесь через эту зону. Измеряется влажность анализируемой смеси до ионизации и после ионизации. Находится разность этих значений. Концентрацию водорода определяют по этой разности. Зону ионизации могут Ьормировать с помощью ко- с ронного разряда УФ-излучения и радиоактивного источника. 1 з.п. ф-лы, 2 ил °

С::

1396029

Изобретение отно:.-.ится к аналитическому приборостpol. íèþ, а именно к способам анализа газов с помощью электрических средств, и может быть использовано дпя определения концентрации водорода в энергетике, металлургии, металлообрабатывающей, химической и других oòðÿñëÿõ промьппленности.

1О

Целью изобретения является повьш е— ние точности и достоверности определения концентрации водорода в воздух е, При ггроведенни иониэации газовой смеси происходит связывание молекул водорода атомарными отрицательггыми ионами кислорода, получаемыми при ионизации анализируемой смеси с образованием молекул воды, что приводит к изменению влажности анализируемой смеси, по изменению которой судят G концентрации водорода. Реакция образования молекул водя| протекает мгновенно и преимущественно, поскольку 25 константа скорости этой реакции много

ermine констант других реакций. При наличии в анализируемой смеси двух и более газов, имеющих близкие по значению подвижности ионов или другие сходные параметры, реакция образования воды происходит только с молекулами водорода. Следовательно, изменение влажности газовой смеси в результате связывания молекул водорода однозначно определяет его концентрацию

35 в газовой смеси.

На фиг. 1 и фиг. 2 приведены функциональные схемы измерительных устройств, реализующих предлагаемый спо- „ соб.

Создают зону ионизации, пропускают анализируемую смесь через эту зону„ изменяют влажность анализируемой смеси до иониэации. Измеряют влажность анализируемой смеси после ионизации.

Находят разности этих значений путем вычитания первого иэ второго. Концентрации водорода в анализируемой . смеси определяют по этой разности.

При значении абсолютной влажности

50 анализируемой смеси после иониэации, равном максимальному при данной температуре, перед измерением влажности до ионизации газовую смесь предварительно осущают до уровня, при котором абсолютная влажность смеси посгге ионизации не достигаеT максимального значения. Зону ионизации формируют с помощью поток а излучения, пап риме р, гамма-, рентгеновского или ультрафиолетового. Кроме того, зону ионизации формируют с помощью коронного разряда.

Измерительное устройство, реализующее предлагаемый способ (фиг. 1), содержит корпус 1, выполненньп, например, в виде отрезка трубопровода, осушитель 2, выполненный, например, в ниде патрона с силикагелем, датчики 3 и 4 влажности, расположенные до и после зоны 5 ионизации, образованной ионизатором 6 и блок 7 вычитания ° К входам блока 7 вычитания подключены выходы датчиков 4 и 3 влажности. Ионизатор б, выполненный, например, в виде источника излучения, установлен вне корпуса 1 и связан с зоной 5 ионизации через окно 8, прозрачное для используемого излучения.

Выход блока 7 вычитания является выходом устройства.

Измерительное устройство, с помощью которого осуществляют предлагаемый способ, работает следующим образом.

Анализируемая газовая смесь, подаваемая в корпус 1 через осунитель 2, поступает в зону 5 ионизации, уровень иониэации которой обеспечивается с помощью ионизатора, выполненного, например, в виде источника излучения, которое протекает в зону 5 ионизации через окно 8, прозрачное для используемого излучения. До и после зоны 5 ионизации расположены датчики 3 и 4 влажности, например, спектрометрического типа, разность показаний кото-, рых, получаемая в блоке 7 вычитания, выполненном, например, по мостовой схеме, свидетельствует об изменении абсолютной влажности анализируемой газовой смеси эа счет дополнительного количества влаги, образующейся в зоне 5 ионизации при наличии водорода в смеси.

При формировании зоны 5 ионизации с помощью коронного разряда (фиг.2) ионизатор 6 выполнен в виде системы электродов 9 и 1О, установленных в корпусе,1 и подключенных к блоку 11 питания, расположенному вне корпуса 1.

Измерительное устройство (фиг.2) работает в целом так же, как и описанное устройство (hr r.1). Отличие состоит в том, что зона 5 ионизапии

1396029 создается между внутренним коронирующим электродом 10, выполненным, например, в. виде иглы, и внешним цилиндрическим электродом 9, выполнен5 ным, например, в виде отрезка трубопровода, которые подключены к высоковольтному блоку 11 питания. В частности, в качестве внешнего цилиндрического электрода может быть использован корпус 1, если он выполнен из токопроводящего материала.

При отсутствии водорода в анализируемой кислородсодержащей газовой смеси выходной сигнал блока 7 вьгчита- )5 ния равен нулю. При этом в зоне 5 ионизации протекают реакции образования ионов преобладающей среды, которыми является реакция диссоциативного прилипания электрона с образованием 2р атомарного отрицательного иона кислорода:

При наличии водорода в анализируе- 25 мой смеси атомарные отрицательные ионы кислорода вступают с его молекулами в быстродействующую реакцию ассоциативного отрыва электрона с образованием молекулы воды: 30

1, Способ определения концентрации водорода в воздухе, заключающийся в пропускании газовой смеси через зо5 ну ионизации, и регистрации его характеристик, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности определения

4О концентрации, измеряют влажность газовой смеси до и после зоны ионизации, а о концентрации водорода судят по разности этих значений.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а )ошийся тем, что газовую смесь осушают перед измерением влажности до ионизации.

О + е О+О . (1) О +П, .110+e. (2) Эта реакция характеризуется гораздо большей скоростью, чем аналогичные реакции с молекулами других газов, присутствующих в анализируемой газовой смеси и, таким образом, является приоритетной. В результате реакции (2) происходит изменение влажности анализируемой смеси и выходной сигнал блока 7 вычитания становится отличным от нуля на величину, пропорциональную концентрации водорода в анализируемой газовой смеси.

Поскольку реакция (2) протекает лишь при наличии в анализируемой кислородсодержащей газовой смеси водорода, изменение влажности однозначно определяет концентрацию водорода в анализируемой смеси.

Операция сушки анализируемого газа перед подачей его в зону иониэации позволяет исключить ограничение в определении концентрация водорода при абсолютной влажности исходной смеси, близкой к максимальному значению или в случае большой концентрации водорода и повысить тем самым точ-. ность и достоверность определения.. концентрации водорода путем устранения этой погрешности, а также расширить диапазон определяемых концентраций.

Чувствительность способа определяется чувствительностью применяемых датчиков влажности и может достигать

Способ может служить основой для создания малогабаритных, точных и практически безынерционных приборов для определения утечек водорода в энергетических установках, сигнализаторов взрывоопасной ситуации, экспресс-анализаторов водорода в газовых смесях.

Формула из об ретения

139б029 аза8оя сА юсь

lnsn

ых.

Фиг 2

Составитель R.Рожковская

Техред И.Дидык Корректор М.Пароши

Редактор B.Середа

Заказ 2488/44

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Ъ по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

&зайж смесь