N热导式气体分析仪器.ppt

8.2 热导式气体分析仪器 8.2.1 基本原理 8.2.2 热导池（检测器） 8.2.3 测量电路 8.2.4 热导式气体分析仪的应用 ?8.2.1 基本原理 对于多组分气体，由于组分含量不同，混合气体导热能力将会发生变化。根据混合气体导热能力的差异，就可以实现气体组分的含量分析。 根据传热学理论，在温场中的介质传导的热流量 通过介质微元等温面传导的热流量，不仅与等温面处温度 梯度有关，而且与介质的导热系数成正比。 导热系数标志着物质的导热能力。 导热系数 对于不同的介质，导热系数的大小是不同的。 固体和液体的导热系数较大，气体的导热系数较小。 气体的导热系数通常与温度有关。当温度升高时，分子运动加剧，导热系数随之增大。导热系数与温度的关系可近似写成 β——介质导热系数的温度系数。 常见气体相对导热系数及温度系数 气体名称 相对导热系数（00C时） 温度系数/0C-1（0~1000C） 空气 1.000 0.00253 氢 7.130 0.00261 氖 1.991 0.00256 氧 1.015 0.00303 氮 0.998 0.00264 一氧化碳 0.964 0.00262 氨 0.897 - 氩 0.685 0.00311 氧化亚氮 0.646 - 二氧化碳 0.614 0.00495 硫化氢 0.538 - 二氧化硫 0.344 - 氯 0.322 - 甲烷 1.318 0.00655 乙烷 0.807 0.00583 乙烯 0.735 0.00763 二乙醚 0.543 0.00700 丙酮 0.406 0.00720 汽油 0.370 0.00980 二氯甲烷 0.273 0.00530 水蒸气 0.973（1000C时） 0.00455（1000C时） 混合气体的导热系数 由所含组分气体的导热系数共同决定的。对于彼此之间无相互作用的多组分气体，其导热系数可近似地认为是各组分导热系数按组成含量的加权平均值，即 根据混合气体导热系数与各组分导热系数之间的关系， 就可以实现多组分气体的含量分析。 严格地讲，热导式气体成分分析仪只能解决双组分气体的含量分析，此时式（8.2.3）的具体形式为： 由于C1+C2=100% 只要测出混合气体的导热系数，就可以根据两组分的导热系数 求得待测组分的含量。 对上式微分，可得 仪器的灵敏度与两个组分导热系数之差成正比， 即两组分导热系数相差越大，仪器的灵敏度就越高。 对于烟气和大多数多组分混合气体，各组分之间满足： （1）除待分析的组分外，其余组分的导热系数相等或接近，即接近的程度越高，仪器的测量精度越高。若个别气体的值与其它背景气体的值相差较远时，则被视为干扰成分，在分析之前要去掉。 （2）待分析组分与其余组分的导热系数相差很大，以保证仪器有较高的灵敏度。 8.2 热导式气体分析仪器 8.2.1 基本原理 8.2.2 热导池（检测器） 8.2.3 测量电路 8.2.4 热导式气体分析仪的应用 8.2.2 热导池（检测器） 1. 热导池的工作原理 2. 影响热导池特性的因素 3. 热导池的结构 1. 热导池的工作原理 热导池结构示意图 1-腔体； 2-电阻丝； 3-支承架； 4-绝缘； 5-引线； 6-气体出口； 7-气体入口 当电阻元件通过电流I时，电阻吸收的功率将全部转换成热量 此热流量一方面使电阻元件本身温度升高，另一方面也向周围散失。 电阻元件向外散失的热量主要是靠热导池内气体的导热。 当通过电阻元件的电流，气体成分以及热导池壁面温度一定时，电阻元件温度上升到某一数值后，便会出现电源供给的热量与气体的导热量相平衡的情况，以后电阻元件的温度以及热导池内的温场分布都将保持不变。 热平衡时热导池内的温场为一系列同轴圆柱等温面。 对于半径为r的等温面，单位时间气体的导热量为 热平衡时各等温面的导热量相当，dQ值与r无关，则式变为 对于热导池壁，当r=rc时，t=tc，代入上式可得积分常数C为 式中， rc——热导池内壁半径。 式中，λ0——混合气体在0℃时的导热系数； β ——混合气体导热系数的温度系数； 假定电阻丝r=rw表面处的温度t=tw 式中， λm——混合气体的平均导热系数； K——与热导池尺寸有关的常数，称为热导池常数。 电阻丝的阻值是温度的函数 热导式气体分析仪热导池的特性方程 当电阻丝通过的电流I和热导池的壁面温度tc固定时， 电阻丝的阻值只与分析气体的导热系数有关。 测量电阻丝阻值，便可对多组分气体待测组分